Os dados na tabela referem-se à seguinte reação entre o NO e o
, a 660 K .
Velocidade de desaparecimento do NO
0,010
0,010
0,020
0,010
0,010
0,020
(a) Determine a ordem de reação dos reagentes e escreva a equação de velocidade da reação.
(b) Calcule a constante de velocidade da reação.
(c) Calcule a velocidade no instante em que
e
(d) No instante em que o NO está sendo consumido à velocidade de
, qual a velocidade de consumo do
e de formação do
?
|
|
|
Velocidade de desaparecimento do NO
|
| 0,010 | 0,010 |
|
| 0,020 | 0,010 |
|
| 0,010 | 0,020 |
|
(b) Calcule a constante de velocidade da reação.
(c) Calcule a velocidade no instante em que
(d) No instante em que o NO está sendo consumido à velocidade de
Passo 1
Vou deixar muito claro o que o enunciado dá e o que ele pede.
Dados fornecidos (peguei estes valores da tabela do enunciado):
- Reação:
- Experimento 1:
. - Experimento 2:
. - Experimento 3:
.
Perguntas:
(a) Determinar a ordem da reação em relação a cada reagente e escrever a equação de velocidade.
(b) Calcular a constante de velocidade .
(c) Calcular a velocidade quando e
.
(d) Se em um instante está sendo consumido à velocidade de
, qual a velocidade de consumo de
e de formação do produto? (Observação: a reação do enunciado forma
; portanto vou calcular a velocidade de formação de
, que é o produto correto da equação.)
(a) Determinar a ordem da reação em relação a cada reagente e escrever a equação de velocidade.
(b) Calcular a constante de velocidade
(c) Calcular a velocidade quando
(d) Se em um instante
Passo 2
Escrevemos a lei de velocidade geral presumida (lei de potência), que é o modelo usual para este tipo de problema:
Explicando cada símbolo:
-
é a velocidade observada de reação (aqui foi dada como velocidade de desaparecimento de , em ). -
é a constante de velocidade que queremos encontrar. -
e são as ordens da reação em relação a e , respectivamente (números inteiros normalmente).
A estratégia: usar pares de experimentos onde uma concentração varia e a outra fica constante, dividir as velocidades para cancelar termos e obtere .
Passo 3
Determinar
(ordem em relação a
) usando Experimento 1 e 2. Entre 1 e 2
é igual, então cancela ao dividir as leis.
Escrevo a razão das velocidades:
Substituindo números (da tabela):
Calculo do lado esquerdo:
E a razão de concentrações é
. Logo
Interpretação: dobrar
quadruplica a velocidade, então a reação é de segunda ordem em
.
Passo 4
Determinar
(ordem em relação a
) usando Experimento 1 e 3. Entre 1 e 3
é igual, então ao dividir as leis cancela:
Substituindo números:
O lado esquerdo vale
. A razão de concentrações é
. Logo
Interpretação: dobrar
dobra a velocidade, então a reação é de primeira ordem em
.
Passo 5
Com
e
, a equação de velocidade fica:
Explicando: isso significa que a velocidade depende do quadrado da concentração de
e proporcionalmente à concentração de
.
Passo 6
Calcular a constante de velocidade
. Uso os dados do Experimento 1 (qualquer experimento daria o mesmo
se os dados forem consistentes):
Calculo passo a passo:
Portanto
Unidades de
: a ordem total da reação é
. Para velocidade com unidades
e concentração em
, as unidades de
são
Então
Passo 7
Calcular a velocidade para
e
usando a lei encontrada:
Faço as contas em passos:
Arredondando razoavelmente para três algarismos significativos:
Passo 8
Relacionar velocidades de consumo/produção entre espécies pela estequiometria. Para a reação
definimos a velocidade de reação positiva
tal que:
Se for dado que o NO está sendo consumido à velocidade
, então
Agora obtenho as outras taxas:
- Velocidade de consumo de
:
- Velocidade de formação de
:
Observação final: o valor de formação de
coincide numericamente com a velocidade de consumo de
porque os coeficientes estequiométricos de
e
na reação são ambos 2.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)