O que caracteriza uma reação de primeira ordem na cinética química?

A velocidade depende linearmente da concentração do reagente e a meia-vida é constante, independente da concentração inicial.

Como se calcula a meia-vida ($t_{1/2}$) de uma reação de primeira ordem?

A meia-vida é calculada por $t_{1/2} = \frac{0,693}{k}$, onde $k$ é a constante de velocidade.

Qual a fórmula para calcular a concentração após n meias-vidas?

$[A] = [A]_0 \times (\frac{1}{2})^n$, onde $n$ é o número de meias-vidas transcorridas.

Como determinar o número de meias-vidas em um intervalo de tempo?

Divide-se o tempo total pelo tempo de uma meia-vida: $n = \frac{t}{t_{1/2}}$.

Como calcular a concentração inicial em mol/L a partir de massa e volume?

Divide-se a massa pelo volume (em L) e pela massa molar do composto: $[A]_0 = \frac{m}{M \times V}$.

O que ocorre com a concentração de um reagente após cada meia-vida?

Ela é reduzida à metade do valor imediatamente anterior.

Qual é a importância da sacarase no organismo humano?

A sacarase catalisa a hidrólise da sacarose em glicose e frutose, facilitando a digestão e absorção desses açúcares.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 96 — A sacarase (ou invertase) é uma enzima que atua no intestino humano hidrolisando o dissacarídeo sacarose nos monossacarídeos glicose e frutose. Em um…

ENEM 2020 Questão 96

A sacarase (ou invertase) é uma enzima que atua no intestino humano hidrolisando o dissacarídeo sacarose nos monossacarídeos glicose e frutose. Em um estudo cinético da reação de hidrólise da sacarose ($\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}$), foram dissolvidos 171 g de sacarose em 500 mL de água. Observou-se que, a cada 100 minutos de reação, a concentração de sacarose foi reduzida à metade, qualquer que fosse o momento escolhido como tempo inicial. As massas molares dos elementos H, C e O são iguais a 1, 12 e 16 g mo1–1, respectivamente.

Qual é a concentração de sacarose depois de 400 minutos do início da reação de hidrólise?

Resolução

Resposta correta: Letra B — 6,25 x 10–2 mol L–1

A questão aborda a cinética química, especificamente a cinética de reações de primeira ordem, aplicada à hidrólise da sacarose pela enzima sacarase. O enunciado informa que a cada 100 minutos a concentração de sacarose é reduzida à metade, caracterizando uma reação de primeira ordem (meia-vida constante, independente da concentração inicial). O passo a passo envolve: (1) calcular a concentração inicial de sacarose em mol/L, usando a massa dada e o volume da solução; (2) determinar quantas meias-vidas se passaram em 400 minutos (400/100 = 4); (3) aplicar a fórmula da meia-vida para reações de primeira ordem: $[A] = [A]_0 \times (\frac{1}{2})^n$, onde $n$ é o número de meias-vidas; (4) calcular a concentração final após 4 meias-vidas. O resultado corresponde à alternativa B.

Comentários por alternativa

A 2,50 x 10–3 mol L–1

A alternativa A apresenta um valor muito baixo, provavelmente resultado de erro no cálculo do número de meias-vidas ou na conversão de unidades.
B 6,25 x 10–2 mol L–1

A alternativa B está correta. Após calcular a concentração inicial (0,5 mol/L), aplicar quatro meias-vidas resulta em $0,5 \times (\frac{1}{2})^4 = 0,03125$ mol/L, que equivale a $6,25 \times 10^{-2}$ mol/L.
C 1,25 x 10–1 mol L–1

A alternativa C representa o valor após três meias-vidas, não quatro, pois $0,5 \times (\frac{1}{2})^3 = 0,0625$ mol/L, ou seja, o candidato parou um passo antes.
D 2,50 x 10–1 mol L–1

A alternativa D corresponde ao valor após uma única meia-vida ($0,5 \times \frac{1}{2} = 0,25$ mol/L), ignorando o tempo total de 400 minutos.
E 4,27 x 10–1 mol L–1

A alternativa E é a concentração inicial da sacarose (0,427 mol/L, arredondada), sem considerar a diminuição ao longo das meias-vidas.

Flashcards

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1. O que caracteriza uma reação de primeira ordem na cinética química?: A velocidade depende linearmente da concentração do reagente e a meia-vida é constante, independente da concentração inicial.
2. Como se calcula a meia-vida ($t_{1/2}$) de uma reação de primeira ordem?: A meia-vida é calculada por $t_{1/2} = \frac{0,693}{k}$, onde $k$ é a constante de velocidade.
3. Qual a fórmula para calcular a concentração após n meias-vidas?: $[A] = [A]_0 \times (\frac{1}{2})^n$, onde $n$ é o número de meias-vidas transcorridas.
4. Como determinar o número de meias-vidas em um intervalo de tempo?: Divide-se o tempo total pelo tempo de uma meia-vida: $n = \frac{t}{t_{1/2}}$.
5. Como calcular a concentração inicial em mol/L a partir de massa e volume?: Divide-se a massa pelo volume (em L) e pela massa molar do composto: $[A]_0 = \frac{m}{M \times V}$.
6. O que ocorre com a concentração de um reagente após cada meia-vida?: Ela é reduzida à metade do valor imediatamente anterior.
7. Qual é a importância da sacarase no organismo humano?: A sacarase catalisa a hidrólise da sacarose em glicose e frutose, facilitando a digestão e absorção desses açúcares.

Questão 96 — A sacarase (ou invertase) é uma enzima que atua no intestino humano hidrolisando o dissacarídeo sacarose nos monossacarídeos glicose e frutose. Em um…

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