Ciências da NaturezaFísico-Química (Estequiometria, Soluções, Termoquímica e Cinética)Difícil

Questão de Físico-Química (Estequiometria, Soluções, Termoquímica e Cinética) — ENEM

Em uma pesquisa sobre cinética química voltada ao controle de processos industriais e ao impacto ambiental, técnicos monitoram o consumo de um reagente ao longo do tempo dentro de um reator. A velocidade média de consumo é definida como a variação da concentração do reagente dividida pelo intervalo de tempo decorrido, tomando-se o módulo para expressar um valor positivo. No início do experimento, a concentração do reagente é de 0,80 mol/L, e após 4 minutos de reação ela cai para 0,20 mol/L, medida em condições controladas de temperatura. Os técnicos registram esses dados para comparar lotes diferentes e ajustar o processo. Considerando a variação da concentração do reagente e o intervalo de tempo decorrido nesse ensaio, qual é a velocidade média de consumo do reagente nesse intervalo?
A0,05 mol/(L·min)
B0,10 mol/(L·min)
C0,15 mol/(L·min)
D0,20 mol/(L·min)
E0,25 mol/(L·min)

Gabarito comentado

A velocidade média de uma reação mede quão rápido as concentrações mudam no tempo. Para um reagente, toma-se o módulo da queda de concentração dividida pelo intervalo, resultado expresso em mol por litro por unidade de tempo, ferramenta central para controlar e comparar processos químicos.

Resolução passo a passo

A velocidade média de consumo de um reagente é o módulo da variação de concentração dividido pelo intervalo de tempo. A concentração inicial é 0,80 mol/L e a final é 0,20 mol/L, então a variação em módulo é 0,80 − 0,20 = 0,60 mol/L. O intervalo de tempo é 4 minutos. Dividindo, a velocidade média é 0,60 ÷ 4 = 0,15 mol/(L·min). O valor 0,05 mol/(L·min) usaria uma variação de 0,20 em vez de 0,60; 0,10 mol/(L·min) dividiria 0,80 por 8 ou tomaria variação incorreta; 0,20 mol/(L·min) corresponde a dividir 0,80 por 4, esquecendo de subtrair a concentração final; 0,25 mol/(L·min) exagera a variação. Apenas 0,15 mol/(L·min) aplica corretamente a definição, sendo a velocidade média de consumo nesse intervalo.

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