Engenharia das Reacções I
R
I T, 28 de janeiro de 2019
Exame de 2ª Época
Mestrados Integrados em Engenharia Química e Engenharia Biológica
Duração: 2 h. | Tolerância: 30 minutos.
Variante A
Entregue a resposta à pergunta 4 em folhas destacadas.
Não se esqueça de identificar todas as folhas de resposta.
As cotações dos itens encontram-se na margem do enunciado da prova.
O enunciado tem 2 páginas
1. Nos laboratórios de engenharia química faz-se o estudo cinético da iodação da acetona catali-
sada por ácido. O mecanismo geralmente proposto é o seguinte:
H+
Acet ona ) *
−−−
− Enol
r ápi d o
Enol + I 2 −−−−−→ I od oacet ona + H I
em que a velocidade de formação do enol é, na generalidade das situações, lenta.
Um grupo de alunos obteve os seguintes resultados a 36,5 ºC:
[Acet ona]0 = 0,620 M e [H2 SO 4 ]0 = 0,0682 M
t (s) 0 236 303 360 525 569 617
[I 2 ] (×10−3 M ) 5,10 3,70 3,30 3,00 2,10 1,85 1,55
a) Determine, justificando, a expressão da velocidade de reacção. (3 v.)
Solução:
A confirmação da lei de velocidade dada pelo passo lento (rds) do mecanismo
r = k[Acet ona][H + ]
pode ser feita se r I 2 = dd[It2 ] ' ∆[I 2]
∆t for independente da [I 2 ], que para os diferentes tempos
dá:
∆[I 2 ]
∆t 5,93 × 10−6 5,97 × 10−6 5,26 × 10−6 5,45 × 10−6 5,68 × 10−6 6,25 × 10−6
Estes resultados, nas condições do ensaio, de isolamento do I 2 , mostram que a veloci-
dade é independente da [I 2 ] e que tem uma velocidade aparente
P
rI
r ap. = N = 5,76 × 10−6 mol/(L · s)
O mecanismo indica ordem global 2, ordem 1 ao catalisador e à acetona. A constante
de velocidade a 36,5 ºC do ensaio é, uma vez que o iodo se encontra isolado, as outras
concentrações podem ser consideradas constantes,
o
C r ap
k 36,5 = [Acet .]0 [H2 SO 4 ]0 =1,36 × 10−4 M−1 s−1
b) Um outro grupo fez a mesma experiência a 25 ºC e determinou que a constante de veloci- (2 v.)
dade de reacção do I 2 era de 5,25 × 10−5 (M · s)−1 .
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I T, 28 de janeiro de 2019
Exame de 2ª Época
Mestrados Integrados em Engenharia Química e Engenharia Biológica
Duração: 2 h. | Tolerância: 30 minutos.
Variante A
Entregue a resposta à pergunta 4 em folhas destacadas.
Não se esqueça de identificar todas as folhas de resposta.
As cotações dos itens encontram-se na margem do enunciado da prova.
O enunciado tem 2 páginas
1. Nos laboratórios de engenharia química faz-se o estudo cinético da iodação da acetona catali-
sada por ácido. O mecanismo geralmente proposto é o seguinte:
H+
Acet ona ) *
−−−
− Enol
r ápi d o
Enol + I 2 −−−−−→ I od oacet ona + H I
em que a velocidade de formação do enol é, na generalidade das situações, lenta.
Um grupo de alunos obteve os seguintes resultados a 36,5 ºC:
[Acet ona]0 = 0,620 M e [H2 SO 4 ]0 = 0,0682 M
t (s) 0 236 303 360 525 569 617
[I 2 ] (×10−3 M ) 5,10 3,70 3,30 3,00 2,10 1,85 1,55
a) Determine, justificando, a expressão da velocidade de reacção. (3 v.)
Solução:
A confirmação da lei de velocidade dada pelo passo lento (rds) do mecanismo
r = k[Acet ona][H + ]
pode ser feita se r I 2 = dd[It2 ] ' ∆[I 2]
∆t for independente da [I 2 ], que para os diferentes tempos
dá:
∆[I 2 ]
∆t 5,93 × 10−6 5,97 × 10−6 5,26 × 10−6 5,45 × 10−6 5,68 × 10−6 6,25 × 10−6
Estes resultados, nas condições do ensaio, de isolamento do I 2 , mostram que a veloci-
dade é independente da [I 2 ] e que tem uma velocidade aparente
P
rI
r ap. = N = 5,76 × 10−6 mol/(L · s)
O mecanismo indica ordem global 2, ordem 1 ao catalisador e à acetona. A constante
de velocidade a 36,5 ºC do ensaio é, uma vez que o iodo se encontra isolado, as outras
concentrações podem ser consideradas constantes,
o
C r ap
k 36,5 = [Acet .]0 [H2 SO 4 ]0 =1,36 × 10−4 M−1 s−1
b) Um outro grupo fez a mesma experiência a 25 ºC e determinou que a constante de veloci- (2 v.)
dade de reacção do I 2 era de 5,25 × 10−5 (M · s)−1 .
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