Os dados na tabela são para a reação de NO e
a 660 K .
Concentração de Reagente (mol/L)
Velocidade de
Aparecimento de
(mol/L.s)
0,010
0,010
Bahia
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCACÄO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA CAMPUS VITÓRIA DA CONQUISTA COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Campus
Vitória da
Conquista
0,020
0,010
0,010
0,020
a) Determine a ordem da reação em relação a cada reagente e global.
b) Escreva a equação da taxa de formação de
.
c) Calcule a constante de velocidade
.
| Concentração de Reagente (mol/L) |
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||||
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|||
| 0,010 | 0,010 | ||||
Vitória da
Conquista
| 0,020 | 0,010 |
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| 0,010 | 0,020 |
|
b) Escreva a equação da taxa de formação de
c) Calcule a constante de velocidade
Passo 1
O enunciado pede três coisas:
- Determine a ordem da reação em relação a cada reagente e a ordem global.
- Escreva a equação da taxa de formação de
. - Calcule a constante de velocidade
.
As informações fornecidas (retirei os valores da tabela do enunciado) são:
Passo 2
Vamos explicar a ideia do método (bem devagarinho, como se estivéssemos olhando a prova juntos).
- Assumimos que a lei da velocidade tem a forma geral
onde
é a constante de velocidade (o que queremos calcular) e os expoentes
e
são as ordens da reação em relação a
e
, respectivamente. A ordem global é
.
- Para encontrar
e usamos o método de razões: comparamos dois experimentos nos quais uma concentração varia e a outra fica constante. Assim o e a concentração constante se cancelam, sobrando uma relação que nos permite achar o expoente com potências de razão.
Vou mostrar isso passo a passo com os pares de experimentos disponíveis.
Passo 3
Determinar a ordem em relação a
(expoente
) usando os experimentos 1 e 2, onde
é igual em ambos (
mol/L), e
dobra de
para
.
Escrevendo a razão das velocidades:
Como
é constante e
cancela, sobra
Substituindo números:
Logo
e portanto
.
Explicação curta: dobrar
fez a velocidade aumentar por fator 4, então a dependência é quadrática em
.
Passo 4
Determinar a ordem em relação a
(expoente
) usando os experimentos 1 e 3, onde
é igual em ambos (
mol/L), e
dobra de
para
.
Fazemos a mesma razão:
Substituindo:
Então
e
.
Interpretação: dobrar
dobrou a velocidade ⇒ ordem 1 em
.
Passo 5
Ordem global: somamos os expoentes encontrados.
Observação didática: os coeficientes estequiométricos da reação (2 para NO, 1 para O2) às vezes coincidem com as ordens, às vezes não; a ordem é determinada experimentalmente, como fizemos.
Passo 6
Escrever a equação da taxa de formação de
.
Como determinamos
e
, a lei da velocidade para a formação de
é
Aqui
é a velocidade de aparecimento de
(mol·L{-1}·s{-1}) e
é a constante de velocidade associada a essa expressão.
Passo 7
Calcular
. Usamos um dos experimentos (todos dão o mesmo
se fizemos tudo certo); uso o experimento 1:
Substituindo em
temos
Calcule o denominador:
Logo
Unidades: a taxa tem unidade
e a concentração tem unidade
. Para uma reação de ordem total 3,
Portanto
Breve checagem (opcional): usando os outros experimentos também dá
, confirmando consistência.
Resposta
(a) Ordem em relação a
:
. Ordem em relação a
:
. Ordem global:
.
(b) .
(c) .
(b)
(c)