O cloro gasoso ( Cl2 ) é extensivamente utilizado em processos químicos. No entanto, esse composto é tóxico e, mesmo em pequenas quantidades, pode provocar sérias lesões e até mesmo a morte. Nesse sentido, as legislações ambientais têm adotado limites altamente restritivos para a emissão de Clz^prime, de modo que são necessários processos para recuperação do cloro não reagido. Entre os métodos disponíveis, há a absorção reativa do Cl2 em spray de solução aquosa alcalina. A equação abaixo representa a reação homogênea em fase líquida em um reator batelada entre cloro (B) e hidróxido de sódio (A), produzindo hipoclorito de sódio ©, água (D) e cloreto de sódio (E):
2 NaOH(A)+Cl2(B) NaOCl(C)+H2 O(D)+NaCl(E)
Admitindo-se que a taxa de transferência de massa entre o gás e as gotas de solução alcalina é suficientemente elevada; assumindo que a reação química é o mecanismo controlador do processo e a concentração dos reagentes não varia com o espaço no interior das gotas, avalie as afirmações a seguir. Se necessário, considere que ln (2)=0,7.
I. A velocidade de decomposição de B é o dobro da velocidade de decomposição de A.
II. Considerando que a reação é elementar, pode-se expressar a velocidade global como r=k[A]^2[B].
III. A utilização de um método de pulverização mais eficiente, capaz de produzir gotas de solução alcalina com diâmetro menor, favorece a velocidade da reação.
IV. Se A for mantido em excesso no meio reacional, assumindo que a constante de velocidade vale 1,4 s^-1, a concentração inicial de B na fase líquida é reduzida pela metade em 0,5 s.
V. A contínua remoção de C e E aumenta a velocidade de reação.
É correto apenas o que se afirma em
(A) I e II.
(B) I e V.
© I e IV.
(D) III e IV.
(E) III e V.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício sobre química! A questão fala sobre a reação entre hidróxido de sódio (NaOH) e cloro gasoso (Cl₂) para formar hipoclorito de sódio (NaOCl), água (H₂O) e cloreto de sódio (NaCl). A gente precisa analisar cinco afirmações sobre a velocidade dessa reação e ver quais estão corretas. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química, que estuda como as reações acontecem e quão rápido.

Passo 2

Vamos analisar a primeira afirmação:
I. A velocidade de decomposição de B é o dobro da velocidade de decomposição de A.
Na equação da reação:
2 NaOH(A) + Cl2(B) NaOCl(C) + H2 O(D) + NaCl(E)
Note que 2 mols de A (NaOH) reagem com 1 mol de B (Cl₂). Isso significa que para cada mol de Cl₂ que consome, 2 mols de NaOH são consumidos. Logo, a velocidade de decomposição de B é metade da velocidade de decomposição de A, não o dobro. Portanto, a afirmação I está errada.

Passo 3

Agora, vamos para a segunda afirmação:
II. Considerando que a reação é elementar, pode-se expressar a velocidade global como .
Uma reação elementar é aquela que ocorre em um único passo e a lei de velocidade pode ser diretamente derivada dos coeficientes estequiométricos. Na equação, temos 2 mols de A e 1 mol de B reagindo. Então, a velocidade seria proporcional a . Portanto, a afirmação II está correta.

Passo 4

Vamos para a terceira afirmação:
III. A utilização de um método de pulverização mais eficiente, capaz de produzir gotas de solução alcalina com diâmetro menor, favorece a velocidade da reação.
Dropar a solução em gotas menores aumenta a área de superfície de contato entre o gás e o líquido, o que melhora a transferência de massa. Com mais área disponível, as moléculas reagem mais rapidamente. Portanto, afirmar que isso favorece a velocidade da reação está correto.

Passo 5

Agora, a quarta afirmação:
IV. Se A for mantido em excesso no meio reacional, assumindo que a constante de velocidade vale ln([B]0[B]) = kt , a concentração inicial de B na fase líquida é reduzida pela metade em ln([B]0[B]02) = ln(2) = 0,7 = kt .
Se A está em excesso, a reação se comporta como de primeira ordem em relação a B. A equação para uma reação de primeira ordem é:
0,7 = 1,4 times t Rightarrow t = 0,5 s
Queremos que seja metade de :
Substituindo :
Então, a afirmação IV está correta.

Passo 6

Por fim, a quinta afirmação:
V. A contínua remoção de C e E aumenta a velocidade de reação.
Remover os produtos C (NaOCl) e E (NaCl) desloca a reação segundo o Princípio de Le Chatelier, aumentando a taxa de formação dos produtos para compensar a remoção. Isso efetivamente aumenta a velocidade da reação. Portanto, a afirmação V está correta.

Resposta

As afirmações II, III, IV e V estão corretas. Porém, nenhuma das opções apresentadas corresponde exatamente a esse conjunto. Observando as opções:
(A) I e II. Errado
(B) I e V. Errado
© I e IV. Errado
(D) III e IV. Correto
(E) III e V. Correto
Como as afirmações corretas incluem III, IV e V, mas a opção (E) inclui apenas III e V, a melhor resposta entre as disponíveis é a opção (E) III e V.

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