7 Os dados da tabela a seguir aplicam-se à formação da ureia a partir do cianato de amônio, NH4CNO
NH2CONH2. No estado inicial,
de cianato de amônio estão dissolvidos em água suficiente para completar
de solução. Determine a ordem da reação, a constante de velocidade e a massa de cianato de amônio remanescente depois de 300 min de reação.
0
20,0
50,0
65,0
150
(ureia)
0
7,0
12,1
13,8
17,7
|
|
0 | 20,0 | 50,0 | 65,0 | 150 |
|
|
0 | 7,0 | 12,1 | 13,8 | 17,7 |
Passo 1
O enunciado trata da decomposição do cianato de amônio,
, em que a formação de ureia é monitorada pela massa de ureia produzida ao longo do tempo. Temos dados de massa de ureia em instantes
, solução de volume
,dm³, e queremos (i) a ordem da reação, (ii) a constante de velocidade e (iii) a massa de
remanescente após 300 min. Vamos precisar converter massas de ureia em concentrações de reagente e testar leis integradas de ordem zero, um e dois.
Passo 2
Primeiro convertemos massas de ureia em mols e em seguida achamos a concentração de
remanescente.
– Massa molar de cada substância:
– Massa molar de cada substância:
– Concentração inicial de
:
– Em cada instante, massa de ureia
corresponde a
mol formados, logo
Tabela de
:
Passo 3
Testamos as três hipóteses:
Ordem zero: daria queda linear, mas as diferenças não são constantes.
Ordem um: vs.\
não é bem linear nos dados.
Ordem dois: . Calculamos
:
Ordem zero:
Ordem um:
Ordem dois:
Os incrementos de
por minuto são praticamente constantes (cerca de
,M⁻¹ min⁻¹), indicando ordem dois.
Passo 4
Para obter
, fazemos a reta
vs.\
. Usando o primeiro e o último ponto:
Passo 5
Com ordem dois, a lei integrada é
Em
,min:
Em mols de
isso dá
mol em 1 L, ou
Resposta
Ordem da reação: 2.º ordem
Constante de velocidade:
Massa de após 300 min:
Constante de velocidade:
Massa de