Os dados da tabela abaixo foram obtidos para a seguinte reação:
Experiment <br> Number |
|
|
Initial Rate <br>
|
---|---|---|---|
1 | 0.273 | 0.763 | 2.83 |
2 | 0.273 | 1.526 | 2.83 |
3 | 0.819 | 0.763 | 25.47 |
Com base nesses dados, qual é a lei de velocidade dessa reação?
A)
B)
C)
D)
E)
A)
B)
C)
D)
E)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de cinética química juntos! A questão fala sobre uma reação onde
e
se transformam em
. A gente tem uma tabela com concentrações de
e
e a taxa inicial da reação para três experimentos diferentes. O que queremos descobrir é qual é a lei de velocidade dessa reação, ou seja, como a taxa depende das concentrações de
e
. Para isso, vamos usar os dados da tabela e aplicar conceitos básicos de cinética química.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a lei de velocidade geral para uma reação do tipo
pode ser escrita como:
Aqui,
é a constante de velocidade, e
e
são as ordens da reação em relação aos reagentes
e
, respectivamente. Nosso objetivo é encontrar os valores de
e
usando os dados dos experimentos.
Passo 3
Vamos começar determinando a ordem da reação em relação a
, ou seja, encontrar o valor de
. Para isso, vamos comparar os Experimentos 1 e 2, onde a concentração de
(
) é a mesma:
- Experimento 1:
, , Taxa = - Experimento 2:
, , Taxa =
Aqui, a concentração de
dobrou (
) e a taxa da reação permaneceu a mesma. Vamos usar a fórmula da taxa:
Substituindo os valores:
Para essa igualdade ser verdadeira,
precisa ser zero. Ou seja, a taxa da reação não depende da concentração de
.
Passo 4
Agora, vamos descobrir a ordem em relação a
, ou seja, encontrar o valor de
. Para isso, vamos comparar os Experimentos 1 e 3, onde a concentração de
(
) é a mesma:
- Experimento 1:
, , Taxa = - Experimento 3:
, , Taxa =
Aqui, a concentração de
triplicou aproximadamente (
) e a taxa aumentou cerca de 9 vezes (
). Vamos novamente usar a fórmula da taxa:
Substituindo os valores:
Para que isso seja verdade,
precisa ser igual a 2, já que
. Portanto, a taxa da reação depende do quadrado da concentração de
.
Resposta
A lei de velocidade da reação é:
Portanto, a resposta correta é a opção E)
.