Para a reação
foram obtidas as seguintes velocidades iniciais:
[A], mol/L inicial |
|
|
---|---|---|
0,127 | 0,346 |
|
0,254 | 0,346 |
|
0,254 | 0,692 |
|
(a) Escreva a equação de velocidade da reação.
(b) Calcule o valor da constante de velocidade.
© Calcule a velocidade de consumo de A, quando e [B] = 0,200
.
(d) Calcule a velocidade de formação de D sob as condições de ©.
(b) Calcule o valor da constante de velocidade.
© Calcule a velocidade de consumo de A, quando
(d) Calcule a velocidade de formação de D sob as condições de ©.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de cinética química juntos! A questão fala sobre a velocidade de uma reação química específica:
. O conteúdo que vamos usar aqui é a Lei da Velocidade das Reações, que nos ajuda a entender como a concentração dos reagentes afeta a velocidade da reação. Precisamos analisar os dados fornecidos sobre as concentrações iniciais de A e B e as velocidades iniciais para montar a equação de velocidade e encontrar a constante de velocidade.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a equação de velocidade para uma reação geral $ aA + bB \rightarrow produtos $ é dada por:
Aqui,
é a constante de velocidade, e
e
são as ordens da reação em relação a A e B, respectivamente. Nosso objetivo é descobrir esses valores para a reação dada.
Passo 3
Vamos usar os dados da tabela para encontrar as ordens da reação. Observando dois conjuntos de dados onde apenas [A] varia:
- Primeira linha:
mol/L, mol/L, velocidade mol·L ·s - Segunda linha:
mol/L, mol/L, velocidade mol·L ·s
Aqui, [B] é constante, e [A] dobrou de 0,127 para 0,254 mol/L. A velocidade também dobrou de
para
. Isso sugere que a velocidade é proporcional a [A]. Portanto,
.
Passo 4
Agora, vamos descobrir a ordem em relação a B usando a segunda e terceira linhas, onde [A] é constante e [B] varia:
- Segunda linha:
mol/L, mol/L, velocidade mol·L ·s - Terceira linha:
mol/L, mol/L, velocidade mol·L ·s
Aqui, [B] dobrou de 0,346 para 0,692 mol/L, e a velocidade aumentou por 4 vezes (de
para
). Isso implica que a velocidade é proporcional a [B]^2, então
.
Passo 5
Com as ordens da reação conhecidas (
e
), podemos escrever a equação de velocidade:
Passo 6
Agora, vamos encontrar a constante de velocidade
. Vamos usar os dados da primeira linha para isso:
Calculando:
$$
1,64 \times 10^{-6} = k \times 0,015188 $$
Passo 7
Agora, para calcular a velocidade de consumo de A quando
mol/L e
mol/L, usamos a equação de velocidade que encontramos:
Passo 8
Por fim, para encontrar a velocidade de formação de D sob as mesmas condições, sabemos pela estequiometria da reação que para cada 2 mols de A consumidos, 3 mols de D são formados. Portanto:
Resposta
A velocidade de formação de D é
mol·L
·s
.