Questão 1- Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio,
, com o ozônio,
:
Os seguintes dados foram coletados nessa reação, a
:
inicial
inicial
Velocidade
A expressão da Lei da Velocidade e o valor da constante de velocidade de reação são, respectivamente:
(A)
e
(B)
e 4,4.10
(C)
e
(D)
e 4,4.107
(E)
e 2,2.10
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Velocidade
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(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Passo 1
O enunciado dá dados experimentais da reação
e pede: a expressão da Lei da Velocidade e o valor da constante de velocidade. Os dados fornecidos na tabela (peguei estes números da tabela do enunciado) são, para cada experiência inicial, as concentrações iniciais e a velocidade inicial:
- Experiência 1:
- Experiência 2:
- Experiência 3:
O que é pedido: determinar a forma da lei de velocidade (ou seja, os expoentes em relação a
e
) e calcular a constante de velocidade
.
Passo 2
Como se determina a lei de velocidade a partir de dados experimentais (aulas rápidas e práticas).
- Supomos a forma geral da lei de velocidade para dois reagentes:
onde e são as ordens de reação em relação a e , respectivamente, e é a constante de velocidade. - Estratégia prática: comparar duas experiências em que uma concentração muda e a outra permanece constante. Fazendo a razão das velocidades, o
e as concentrações iguais cancelam, permitindo encontrar o expoente desconhecido. - Exemplo didático curto: se entre duas experiências
dobra e a velocidade dobra, isso indica que a ordem em é . Vou aplicar exatamente isso aos pares experimentais fornecidos.
Passo 3
Determinar
(ordem relativa a
) usando Experiência 1 e Experiência 2.
- Observação: entre 1 e 2,
é igual (mesmo valor), e passa de para — ou seja, dobra. - Fazer a razão das velocidades:
Como , esses fatores cancelam e obtemos - Substituindo os valores numéricos:
Logo - Interpretação didática: dobrar
dobra a taxa, então a reação é de primeira ordem em .
Passo 4
Determinar
(ordem relativa a
) usando Experiência 2 e Experiência 3.
- Observação: entre 2 e 3,
é igual (mesmo valor), e passa de para — ou seja, é reduzida pela metade. - Fazer a razão das velocidades:
Com (cancelam) e usando (já encontrado), ficamos com - Substituindo os valores:
Logo - Interpretação didática: reduzir
à metade reduz a taxa à metade, então a reação é de primeira ordem em .
Passo 5
Escrever a lei de velocidade final e discutir ordem total e unidades de
.
- Como
e , a lei de velocidade é - Ordem total da reação é
(segunda ordem global). - Unidades de
: para uma reação de segunda ordem (segunda ordem global) em que a velocidade tem unidades e os termos de concentração entram como , a constante tem unidades (porque .)
Passo 6
Calcular numericamente a constante de velocidade
usando os dados (mostrando os passos de manipulação de notação científica).
- Usando a expressão
e os valores da Experiência 1: - Calcular o denominador:
- Agora a divisão:
- Portanto numericamente
Passo 7
Verificação rápida (usar Experiência 2 ou 3 para checar consistência).
- Com Experiência 2:
- Com Experiência 3:
- Os três cálculos dão o mesmo
, então o resultado é consistente.
Resposta
(D)
e