1. ( 1 , 0 ponto) Os seguintes dados foram obtidos para a reação:
BF3(g)+NH3(g) F 3 B N H3(g)
Experimento
|l|l|l|l| hline Experimento & l $[BF3]$ $mol / L$
l $[NH3]$ $mol / L$
l Velocidade $mol / L s$
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?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta uma reação química entre o BF3 e a NH3 formando F3BNH3, 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:
Velocidade = k [BF3]^m [NH3]^n
Aqui, k é a constante de velocidade, e m e n são os expoentes que indicam a ordem da reação em relação a BF3 e NH3, respectivamente. Nosso trabalho é encontrar os valores de m e n usando os dados dos experimentos.

Passo 3

Vamos começar determinando o valor de n, a ordem da reação em relação à NH3. Para isso, vamos comparar Experimento 1 e Experimento 2, onde a concentração de BF3 permanece a mesma enquanto a de NH3 muda.
  • Experimento 1: [NH3] = 0,25 mol/L, Velocidade = 0,2130 mol/L·s
  • Experimento 2: [NH3] = 0,125 mol/L, Velocidade = 0,1065 mol/L·s
Note que quando a concentração de NH3 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 NH3, ou seja, n = 1.

Passo 4

Agora, vamos determinar o valor de m, a ordem da reação em relação à BF3. Para isso, vamos comparar, por exemplo, Experimento 3 e Experimento 4, onde a concentração de NH3 é constante enquanto a de BF3 varia.
  • Experimento 3: [BF3] = 0,2 mol/L, Velocidade = 0,0682 mol/L·s
  • Experimento 4: [BF3] = 0,35 mol/L, Velocidade = 0,1193 mol/L·s
Vamos calcular o fator pelo qual a concentração de BF3 aumentou:
0,350,2 = 1,75
E agora, vamos ver como a velocidade mudou:
0,11930,0682 approx 1,75
Isso indica que a velocidade também aumentou aproximadamente pelo mesmo fator que a concentração de BF3. Portanto, a relação é direta, e o expoente m = 1.

Passo 5

Com os valores de m = 1 e n = 1, nossa lei da velocidade fica:
Velocidade = k [BF3]^1 [NH3]^1 = k [BF3] [NH3]
Agora, precisamos encontrar o valor da constante de velocidade k. Podemos usar qualquer um dos experimentos para isso. Vamos usar o Experimento 1:
0,2130 = k times 0,025 times 0,25
Resolvendo para k:
k = 0,21300,025 times 0,25 = 0,21300,00625 approx 34,08 , L mol^-1s^-1

Resposta

A lei da velocidade para a reação é:
Velocidade = 34,08 , L mol^-1s^-1 times [BF3] times [NH3]

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