7 (Levenspiel) - Um reator pequeno, equipado com um sensível medidor de pressão, é esvaziado e em seguida cheio com um reagente puro A à pressão de 1 atm. A operação é executada a 25
, temperatura está baixa o suficiente para que a reação não ocorra em nível apreciável. A temperatura é então elevada o mais rápido possível a
, pela imersão do reator em água fervente. Desta forma, os dados a seguir são obtidos. A estequiometria da reação é
. Após um fim de semana, foram feitas análises, indicando ausência de A. Encontre a Lei de Velocidade em unidades de mols, litros e minutos, que ajustará satisfatoriamente os dados.
, min
, atm
, min
, atm
1
1,14
7
0,850
2
1,04
8
0,832
3
0,982
9
0,815
4
0,940
10
0,800
5
0,905
15
0,754
6
0,870
20
0,728
|
|
|
|
|
1 | 1,14 | 7 | 0,850 | |
2 | 1,04 | 8 | 0,832 | |
3 | 0,982 | 9 | 0,815 | |
4 | 0,940 | 10 | 0,800 | |
5 | 0,905 | 15 | 0,754 | |
6 | 0,870 | 20 | 0,728 |
Passo 1
O enunciado descreve uma reação gasosa
num reator rígido: inicialmente havia só
a
atm e
, sem reação apreciável. Ao aquecer rapidamente a
(ou seja,
passa de
K para
K) sem variar o volume, a pressão sobe instantaneamente para
e então começa a cair em função do consumo de
e formação de
. O experimento registra a pressão total
em função do tempo; queremos a lei de velocidade na forma
(unidades: mol L
, min).
Passo 2
Com volume
e temperatura
K constantes, a pressão total é proporcional ao número total de mols:
seja e
, então
seja
Por outro lado a pressão parcial de
é
Eliminando
obtém-se
Passo 3
Calculamos
para cada par
usando
atm e testamos as formas integradas:
ordem zero:
vs.\
não é reta;
ordem um:
vs.\
curva ligeira;
ordem dois:
vs.\
é excelente reta com declive médio
Passo 4
Para reação de segunda ordem em
, a forma integrada em pressão parcial é
Comparando com o declive
obtemos
Resposta
A reação é de segunda ordem em
e a lei de velocidade, em concentrações, é
com