Questões Sobre Cinética Química - Química - 2º ano do ensino médio

A cinética de uma reação química é o estudo da velocidade e dos fatores que influenciam a velocidade da reação. De acordo com as observações experimentais citadas, pode-se afirmar, primeiramente, que a reação é exotérmica, pois ocorre com liberação de calor. Além disso, percebe-se que a velocidade da reação química do alumínio em meio ácido aumenta de acordo com os seguintes fatores: (1) aumento da concentração dos reagentes; (2) aumento da temperatura; e (3) aumento da superfície de contato do reagente sólido (pela diminuição do tamanho das partículas). Com base em tais afirmações pode-se analisar cada uma das alternativas. A alternativa A é falsa. O fato de a reação liberar calor a classifica exotérmica. A alternativa B é falsa. A adição de um dos reagentes, neste caso o ácido sulfúrico, aumenta o número de colisões efetivas entre as moléculas e isso resulta no aumento da velocidade da reação. A alternativa C está correta. À medida que a temperatura é elevada, o número de choques efetivos para a reação química tende a aumentar, numa reação exotérmica. Isto ocorre devido ao aumento da energia cinética média das moléculas e resulta no aumento da velocidade da reação. A alternativa D é falsa. Conforme já citado, a reação é classificada como exotérmica. E, por fim, a alternativa E também é falsa. A diminuição do tamanho das partículas do reagente sólido, o alumínio, aumenta a sua superfície de contato, pois ao se repartir o sólido uma superfície, que antes era interna, passa a ser externa, aumentando-se o contato  deste sólido com os demais reagentes. O resultado é o aumento da velocidade da reação, devido ao maior contato entre os reagentes. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

A alternativa incorreta é a letra C. Quanto menor a energia de ativação, menor será a barreira energética a ser rompida para a ocorrência da reação. Portanto, ao se considerar a equação de Arrhenius abaixo, observa-se que velocidade e energia de ativação são inversamente proporcionais.

Equação de Arrhenius:

V= k.e^-Ea/RT

 

Ou seja, quanto menor a energia de ativação, maior a tendência da reação em ocorrer mais rapidamente.

A questão expõe dois fatores que estão relacionados à ação enzimática: temperatura e pH. Estes dois são exemplos de ajuste de condições para que seja favorecida a reação.
Interpretando os gráficos, vemos com relação a temperatura que a rapidez da ação da enzima terá sua atividade máxima em 40° C.
Para o pH, vemos que ela atua em pH ácido, ou seja, quanto menor o pH melhor será, visto que sua ação se dá em pH 2.
O pH está relacionado a disponibilidade de íons H⁺ em solução e por isso podemos descartar as alternativas A e B, pois apresentam soluções básicas que liberariam íons hidroxila, OH^-, e consequentemente aumentariam o pH do meio.
Das três alternativas que apresentam o ácido clorídrico, a letra D pode ser descartada por apresentar uma concentração inferior as outras duas apresentadas e assim corresponde a um pH maior, que é 4. Na escala de pH, que vai de 1 a 14, quanto mais próximo de 1 mais ácida é a solução e quanto mais próximo de 14 ela se torna básica, sendo 7 tido como pH neutro. HCl 0,01 mol/l ou 10^-2 como tem na alternativa corresponde a pH 2, pois pH = -log (concentração de H⁺). Nessa formula vemos que quanto maior a concentração de íons H⁺, menor será o pH.
Temos então que diferenciar as alternativas C e E pelas temperaturas apresentadas. A alternativa E tem temperatura de 60° e pelo gráfico exposto no enunciado vemos que está acima da temperatura de ação da enzima. E por isso, a alternativa correta é a letra C, por possuir a temperatura de 40° C ideal para a atividade catalítica da enzima.

A assertiva I está correta. Pela tabela fornecida, os dados dos experimentos 1 e 4 permitem observar que, para a mesma quantidade de Zn e na mesma forma (raspas), o experimento contendo Cu liberou H₂ mais rapidamente. Dessa forma, conclui-se que o Cu atua como um catalisador, aumentando a velocidade da reação. A assertiva II está incorreta. Pela tabela, não houve variação na concentração de ácido nos 4 experimentos. Logo, não se pode concluir que o aumento na sua concentração inicial causa aumento da velocidade de formação de H₂. E, por fim, a assertiva III está correta. Os dados dos experimentos I e III mostram que, para uma mesma quantidade de zinco, aquele que está em pó reage mais rapidamente daquele que está em raspas. Isso ocorre porque o Zn em pó apresenta maior superfície de contato, aumentando a velocidade da reação. Estão coerentes as assertivas I e III, portanto, a resposta correta é a alternativa D.

Analisando os gráficos, a alternativa em que a concentração dos reagentes e produtos não varia com a adição de catalisador, mas que a energia de ativação diminui com a presença deste, é a D.

Basta uma análise do gráfico baseada no conhecimento de Cinética Química. Quanto maior a concentração de KOH, maior a velocidade da transformação.( Observação feita a partir do gráfico fornecido.)

Catalizadores aceleram a produção do produto. O aumento ou a diminuição da pressão e da temperatura ou compostos adicionados a reação podem ser utilizados como catalizadores. Na questão a temperatura pode atuar nessa reação como um catalizador. Ou seja, o aumento da temperatura favorece a formação do produto.  
Letra C.

Um aspecto que influencia na velocidade da reação é a forma em que os reagentes se encontram. Quão mais triturado um sólido é melhor, pois aumenta a superfície de contato e torna a reação mais rápida. No caso, um cristal possui menos superfície de contato que a mesma massa porém em pó.

A diferença entre as velocidades de combustão no caso de uma esponja de aço e de uma lâmina está na área superficial da esponja ser muito maior que a da lâmina, assim, há um maior contato entre os reagentes: aço e oxigênio. Até porque, a concentração de aço, pressão e estado físico são iguais.

 

Portanto, a resposta correta é a alternativa E.

A reação é exotérmica, liberando energia. A reação com o emprego do catalisador apresenta uma menor energia de ativação.

Portanto, a reposta correta é a alternativa C.