- (
ponto) Os seguintes dados foram obtidos para a reação:
Experimento
Velocidade
1
0,025
0,25
0,2130
2
0,025
0,125
0,1065
3
0,2
0,1
0,0682
4
0,35
0,1
0,1193
5
0,175
0,1
0,0596
Qual é a lei da velocidade para a reação?
Experimento |
|
|
|
||||||
1 | 0,025 | 0,25 | 0,2130 | ||||||
2 | 0,025 | 0,125 | 0,1065 | ||||||
3 | 0,2 | 0,1 | 0,0682 | ||||||
4 | 0,35 | 0,1 | 0,1193 | ||||||
5 | 0,175 | 0,1 | 0,0596 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta uma reação química entre o
e a
formando
, e nos dá dados de diferentes experimentos com concentrações iniciais dos reagentes e as velocidades correspondentes da reação. Nosso objetivo é descobrir qual é a lei da velocidade para essa reação, ou seja, como a velocidade depende das concentrações dos reagentes. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre leis de velocidade e como determinar os expoentes que representam a ordem da reação em relação a cada reagente.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a lei da velocidade geral para a reação pode ser escrita da seguinte forma:
Aqui,
é a constante de velocidade, e
e
são os expoentes que indicam a ordem da reação em relação a
e
, respectivamente. Nosso trabalho é encontrar os valores de
e
usando os dados dos experimentos.
Passo 3
Vamos começar determinando o valor de
, a ordem da reação em relação à
. Para isso, vamos comparar Experimento 1 e Experimento 2, onde a concentração de
permanece a mesma enquanto a de
muda.
- Experimento 1:
mol/L, Velocidade = 0,2130 mol/L·s - Experimento 2:
mol/L, Velocidade = 0,1065 mol/L·s
Note que quando a concentração de
é reduzida pela metade (de 0,25 para 0,125 mol/L), a velocidade também é reduzida pela metade (de 0,2130 para 0,1065 mol/L·s). Isso sugere que a velocidade é diretamente proporcional à concentração de
, ou seja,
.
Passo 4
Agora, vamos determinar o valor de
, a ordem da reação em relação à
. Para isso, vamos comparar, por exemplo, Experimento 3 e Experimento 4, onde a concentração de
é constante enquanto a de
varia.
- Experimento 3:
mol/L, Velocidade = 0,0682 mol/L·s - Experimento 4:
mol/L, Velocidade = 0,1193 mol/L·s
Vamos calcular o fator pelo qual a concentração de
aumentou:
E agora, vamos ver como a velocidade mudou:
Isso indica que a velocidade também aumentou aproximadamente pelo mesmo fator que a concentração de
. Portanto, a relação é direta, e o expoente
.
Passo 5
Com os valores de
e
, nossa lei da velocidade fica:
Agora, precisamos encontrar o valor da constante de velocidade
. Podemos usar qualquer um dos experimentos para isso. Vamos usar o Experimento 1:
Resolvendo para
:
Resposta
A lei da velocidade para a reação é: