Foram realizados diversos experimentos para a reação entre monóxido de carbono e óxido de nitrogênio (IV), gerando dióxido de carbono e óxido de nitrogênio (II).
Determine a lei da velocidade para esta reação.
Concentração Velocidade inicial
experimento (CO) (NO2) (Mol/L*h)
1 5,0 * 10^-4 0,36*10 ^-4 3,4 * 10^-8
2 5,0 * 10^-4 0,18 * 10^-4 1,7 * 10^-8
3 1,0 * 10^-3 0,36 * 10^-4 6,8 * 10^-8
4 1,5 * 10^-4 0,72 * 10^-4 ?

Passo 1

Beleza, temos aqui uma reação entre monóxido de carbono (CO) e dióxido de nitrogênio (NO₂) que gera CO₂ e NO. O que a gente quer é a “lei da velocidade” dessa reação, ou seja, algo do tipo
v = k,[CO]^m,[NO2]^n
onde e são as ordens parciais e a constante de velocidade. Para descobrir esses valores, vamos usar os dados dos experimentos mantendo uma concentração fixa enquanto variamos a outra e observando como muda a velocidade.

Passo 2

Definindo a forma geral da lei de velocidade:
v = k,[CO]^m,[NO2]^n
é a ordem em relação ao CO;
é a ordem em relação ao NO₂;
é a constante (unidade a combinar depois).
A ideia: comparar pares de experimentos para isolar ou .

Passo 3

Determinar v2v1 = 1,7times10^-83,4times10^-8 = 12 e [NO2]2[NO2]1 = 0,18times10^-40,36times10^-4 = 12 (ordem em NO₂):
Usamos os exp. 1 e 2, em que [CO] é igual (5,0×10⁻⁴ M) e [NO₂] muda de 0,36×10⁻⁴ para 0,18×10⁻⁴ (isto é, cai pela metade).
v2v1 = l([NO2]2[NO2]1r)^n ;Longrightarrow; 12 = l(tfrac12r)^n ;Longrightarrow; n=1
Na forma geral:

Passo 4

Determinar v3v1 = 6,8times10^-83,4times10^-8 = 2 e [CO]3[CO]1 = 1,0times10^-35,0times10^-4 = 2 (ordem em CO):
Usamos exp. 1 e 3, em que [NO₂] é igual (0,36×10⁻⁴ M) e [CO] muda de 5,0×10⁻⁴ para 1,0×10⁻³ (dobro).
v3v1 = l([CO]3[CO]1r)^m ;Longrightarrow; 2 = 2^m ;Longrightarrow; m=1
Logo,

Passo 5

Então a lei de velocidade fica
v = k,[CO]^1,[NO2]^1 ;=; k,[CO],[NO2]

Passo 6

Calcular k = v1[CO]1,[NO2]1 = 3,4times10^-8(5,0times10^-4)(0,36times10^-4) = 3,4times10^-81,8times10^-8 approx 1,9;M^-1,h^-1 :
Escolho o experimento 1 para facilitar:
Unidade de : .

Passo 7

Calcular a velocidade no experimento 4 (parte que estava “?”):
[CO]4 = 1,5times10^-4, [NO2]4 = 0,72times10^-4
Então
v4 = k,[CO]4,[NO2]4 ;=; 1,9,(1,5times10^-4)(0,72times10^-4) approx 1,9times1,08times10^-8 approx 2,0times10^-8,Mol/(Lcdot h)

Resposta

Lei da velocidade:
v = 1,9;M^-1h^-1;l[COr];l[NO2r]
Para o experimento 4, a velocidade inicial é aproximadamente
v4 = 2,0times10^-8,Mol/(Lcdot h)

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