Lição de casa da aula: Cinética de Reação em Várias Etapas Química

Nesta atividade, nós vamos praticar a utilizar aproximações de pré-equilíbrio e de estado estacionário para calcular as constantes de taxas gerais de reações de várias etapas.

Questão 1

A decomposição do composto A nos compostos B e E é uma reação de primeira ordem com uma constante de velocidade 𝑘. A decomposição envolve quatro reações elementares:

  • Reação:AB+Ccontantedevelocidade1;=𝑘
  • Reação:B+CAcontantedevelocidade2;=𝑘
  • Reação:B+CB+D+Econtantedevelocidade3;=𝑘
  • Reação:C+D2Bcontantedevelocidade4;=𝑘

A lei da velocidade desta reação é dada por: VelocidadedEdABC=[]𝑡=𝑘[]=𝑘[][].

Escreva uma equação química para a reação.

  • AA2B+E
  • B2AB+E
  • C2A2B+E
  • D2A4B+E
  • EA4B+E

Na aproximação ao pré-equilíbrio, as velocidades das reações 1 e 2 são iguais. Utilize a aproximação ao pré-equilíbrio para determinar uma expressão para 𝑘 em termos das constantes de velocidade de reação elementares.

  • A𝑘𝑘𝑘
  • B𝑘𝑘𝑘
  • C(𝑘+𝑘)𝑘
  • D𝑘(𝑘+𝑘)𝑘
  • E𝑘(𝑘+𝑘)𝑘

Na aproximação ao estado estacionário, as taxas de variação de [C] e [D] são zero. Nada é assumido em relação a [B] ou às velocidades das reações 1 e 2. Utilize a aproximação ao estado estacionário para determinar uma expressão para 𝑘 em termos das constantes de velocidade de reação elementares.

  • A𝑘𝑘𝑘+2𝑘
  • B𝑘𝑘𝑘+𝑘+𝑘
  • C𝑘𝑘𝑘𝑘
  • D𝑘𝑘𝑘+𝑘
  • E𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Qual das condições deve ser satisfeita para as aproximações ao pré-equilíbrio e a estado estacionário produzirem a mesma expressão de 𝑘?

  • A𝑘𝑘𝑘+𝑘+𝑘
  • B𝑘𝑘+𝑘
  • C𝑘𝑘
  • D𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘

Questão 2

A decomposição do composto A procede-se por via das três reações elementares seguintes.

  • Reação1:ABconstantedevelocidade=𝑘
  • Reação2:BAconstantedevelocidade=𝑘
  • Reação3:BC+Dconstantedevelocidade=𝑘

Qual é a condição que deve ser satisfeita para a aproximação ao pré-equilíbrio ser válida?

  • A𝑘𝑘
  • B𝑘𝑘
  • C𝑘𝑘
  • D𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘

Sob qual das seguintes condições a aproximação ao estado estacionário seria válido, mas não a aproximação ao pré-equilíbrio?

  • A𝑘>𝑘𝑘
  • B𝑘>𝑘𝑘
  • C𝑘𝑘𝑘
  • D𝑘𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘𝑘

Na aproximação ao estado estacionário, a taxa de variação de [B] é zero. Qual é a taxa de variação de [B] na aproximação ao pré-equilíbrio, em termos de [A] e as constantes de velocidade da reação elementar?

  • A𝑘𝑘𝑘[A]
  • B(𝑘+𝑘)[A]
  • C𝑘[A]
  • D𝑘𝑘𝑘[A]
  • E(𝑘𝑘𝑘)[A]

Questão 3

A reação ocorre por via de três reações elementares:

  • Reação1:A+BC,constantedevelocidade=𝑘
  • Reação2:CA+B,constantedevelocidade=𝑘
  • Reação3:CD+E,constantedevelocidade=𝑘

Na aproximação ao estado estacionário, a taxa de variação de [C] é igual a zero.

Escreva a equação química da reação.

  • ABD+E
  • BA+BD+E
  • CAD+E
  • DA+CD+E
  • ECD+E

Determine uma expressão para [C] em termos de [A], [B] e as constantes elementares da velocidade de reação.

  • A𝑘𝑘𝑘[A][B]
  • B𝑘𝑘+𝑘([A]+[B])
  • C𝑘𝑘+𝑘[A][B]
  • D𝑘𝑘[A][B]
  • E𝑘𝑘([A]+[B])

Qual das condições deve ser satisfeita para a reação seguir a cinética de Michaelis-Menten?

  • AB=D
  • BA=B=D=E
  • CB=D=E
  • DD=E
  • EA=B

Questão 4

O composto D é produzido com um valor de taxa constante 𝑘. A reação envolve três reações elementares: reação1:A+BC+Dtaxaconstantereação2:C+DA+Btaxaconstantereação3:C+EA+Dtaxaconstante;=𝑘;=𝑘;=𝑘

Escreva uma equação química balanceada para a reação geral.

  • AB+E2D
  • BA+B+E2D
  • CA+BD
  • DE2D
  • EA+ED

Quais espécies agem como catalisadores nessa reação?

  • AB somente
  • BA somente
  • CA e C
  • DA e B
  • EC somente

Use a aproximação do pré-equilíbrio para encontrar uma expressão para 𝑘 em termos das constantes da taxa de reação elementar.

  • A𝑘(𝑘𝑘)
  • B𝑘𝑘𝑘
  • C𝑘(𝑘𝑘)
  • D𝑘𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘𝑘

Na aproximação do pré-equilíbrio, qual é a lei das taxas para a reação geral?

  • ATaxa = 𝑘[A][E]
  • BTaxa = 𝑘[B][E]
  • CTaxa = 𝑘[][][][]ADEB
  • DTaxa = 𝑘[][][][]ABDE
  • ETaxa = 𝑘[][][][]ABED

Questão 5

O cloreto de nitrila (NOCl)2 decompõe-se com uma constante de velocidade 𝑘. A decomposição envolve cinco reações elementares:reação1:2NOClClO+NO+ClOcontantedevelocidadereação2:ClO+NO+ClO2NOClcontantedevelocidadereação3:NO+ClONO+NOClcontantedevelocidadereação4:NO+NOClNO+ClOcontantedevelocidadereação5:NOCl+ClONO+Clcontantedevelocidade22222222222222;=𝑘;=𝑘;=𝑘;=𝑘;=𝑘A reação 5 é o passo determinante de taxa. A reação pode ser modelada utilizando duas aproximações em pré-equilíbrio:

  • velocidade de reação 1 = velocidade de reação 2,
  • velocidade de reação 3 = velocidade de reação 4.

Escreva uma equação química equilibrada da reação.

  • A16NOCl8NO+8NO+6ClO+5Cl22222
  • B8NOCl4NO+6ClO+Cl2222
  • C2NOCl2NO+Cl222
  • D3NOClNO+NO+ClO+Cl22222
  • E6NOClNO+2NO+4ClO+Cl22222

Utilize a aproximação ao pré-equilíbrio para determinar uma expressão de 𝑘 em termos das constantes de velocidades das reações elementares.

  • A𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
  • B𝑘(𝑘𝑘)(𝑘𝑘)
  • C𝑘+𝑘+𝑘𝑘+𝑘
  • D𝑘+𝑘𝑘+𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘

Na aproximação ao pré-equilíbrio, qual é a lei de velocidades da reação?

  • AVelocidade = 𝑘[][]NOClNO22
  • BVelocidade = 𝑘[][][]NOClNOCl222
  • Cvelocidade = 𝑘[][]NOClNO22
  • DVelocidade = 𝑘[][]NOClCl22
  • EVelocidade = 𝑘[][]NOClCl22

Questão 6

Compostos A e C reagem para formar o composto D com um valor de taxa constante 𝑘. A reação envolve três reações elementares: reação1:A2B;taxaconstantereação2:2BA;taxaconstantereação3:B+CD;taxaconstante=𝑘=𝑘=𝑘

Escreva uma equação química balanceada para a reação geral.

  • AA+2C2D
  • B2A+2CD
  • CA+CD
  • D2A+C2D
  • EA+2CD

Qual condição deve ser atendida para que a aproximação do pré-equilíbrio seja válida?

  • A𝑘𝑘+𝑘
  • B𝑘𝑘
  • C𝑘𝑘
  • D𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘

Na aproximação do pré-equilíbrio, as taxas das reações 1 e 2 são iguais. Use a aproximação do pré-equilíbrio para encontrar uma expressão para 𝑘 em termos das constantes da taxa de reação elementar.

  • A𝑘𝑘
  • B𝑘𝑘𝑘
  • C𝑘𝑘𝑘
  • D𝑘𝑘𝑘
  • E𝑘𝑘𝑘

Na aproximação do pré-equilíbrio, qual é a ordem da reação em relação a A?

  • A1
  • B0
  • C12
  • D2
  • E32

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