Considerando-se a reação
\mathrm{NO}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{CO}(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{NO}(\mathrm{~g})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})
que ocorre em uma única etapa e que, numa dada temperatura, apresenta a lei experimental de velocidade dada por v=k\left[\mathrm{NO}_{2}\right][\mathrm{CO}], é correto afirmar que essa reação é de:
a) 3^{\underline{a}} ordem e molecularidade 2 .
b) 2^{\underline{a}} ordem e molecularidade 3 .
c) 3^{\underline{a}} ordem e molecularidade 3 .
d) 2^{\underline{a}} ordem e molecularidade 2 .

Passo 1

O enunciado dá a reação
\mathrm{NO}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{CO}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})
e informa que ela ocorre em uma única etapa (ou seja, é elementar) e que, numa dada temperatura, a lei experimental de velocidade é
v=k[\mathrm{NO}_2][\mathrm{CO}].
A pergunta pede que escolhamos, entre as alternativas fornecidas, qual afirmação sobre a ordem da reação e sua molecularidade está correta:
a) 3^{\underline{a}} ordem e molecularidade 2.
b) 2^{\underline{a}} ordem e molecularidade 3.
c) 3^{\underline{a}} ordem e molecularidade 3.
d) 2^{\underline{a}} ordem e molecularidade 2.

Passo 2

O que significa “ordem da reação”?
  • A ordem da reação é determinada pela lei de velocidade experimental. Se a lei tem a forma
v = k[A]^m[B]^n,
então chamamos m ordem em A, n ordem em B e a ordem global (ou total) da reação é a soma
\text{ordem global} = m + n.
Aqui cada variável: v é a velocidade instantânea da reação, k é a constante de velocidade (dependente da temperatura), e [A], [B] são concentrações molares das espécies reagentes.

Passo 3

Aplicando isso ao nosso caso: a lei dada é
v = k[\mathrm{NO}_2][\mathrm{CO}].
Portanto os expoentes são m=1 para [\mathrm{NO}_2] e n=1 para [\mathrm{CO}]. Logo a ordem global é
1 + 1 = 2.
Conclusão parcial: a reação é de segunda ordem (órdem global 2).

Passo 4

O que é “molecularidade”?
  • A molecularidade é um conceito usado apenas para etapas elementares e indica o número de moléculas/íons que colidem simultaneamente para formar o estado de transição da etapa elementar. Exemplos comuns:
    • unimolecular: molecularidade 1 (ex.: decomposição A \to produtos),
    • bimolecular: molecularidade 2 (ex.: A + B \to produtos ou A + A \to produtos),
    • termolecular: molecularidade 3 (raro).
      Para uma reação elementar a molecularidade coincide com os coeficientes estequiométricos dos reagentes na equação elementar e, normalmente, coincide com a forma da lei de velocidade (os expoentes).

Passo 5

Aplicando ao nosso caso elementar: a etapa única envolve uma colisão entre uma molécula de \mathrm{NO}_2 e uma de \mathrm{CO}. Isso significa que a molecularidade é bimolecular, ou seja, molecularidade 2. Além disso, por ser elementar, os expoentes na lei de velocidade refletem exatamente essa molecularidade, o que já verificamos (expoentes 1 e 1).

Passo 6

Comparando com as alternativas dadas, a que corresponde a “segunda ordem e molecularidade 2” é a alternativa (d). Vou reforçar: ordem global =2 e molecularidade =2.

Resposta

(d) 2^{\underline{a}} ordem e molecularidade 2.

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