A reação química global: \quad 2 \mathrm{NO}+\mathrm{Cl}_{2} \rightarrow 2 \mathrm{NOCl}, ocorre em duas etapas:
\begin{aligned} & 1^{\underline{a}} \text { etapa: } \mathrm{NO}+\mathrm{Cl}_{2} \xrightarrow{\mathrm{k}_{1}} \mathrm{NOCl}_{2} \text { (rápida) } \\\ & 2^{\underline{a}} \text { etapa: } \mathrm{NOCl}_{2}+\mathrm{NO} \xrightarrow{\mathrm{k}_{2}} 2 \mathrm{NOCl} \text { (lenta) } \end{aligned}á
Na tabela são apresentados alguns valores experimentais dessa reação.
Concentraçöes iniciais Velocidade
[\mathrm{NO}]\left(\mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}\right) \left[\mathrm{C} \ell_{2}\right]\left(\mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}\right) \left(\mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1} \cdot \mathrm{~min}^{-1}\right)
0,1 0,1 5,0 \cdot 10^{-5}
0,2 0,1 10,0 \cdot 10^{-5}
0,1 0,2 5,0 \cdot 10^{-5}
Com base nos dados, a expressão da lei de velocidade para a reação global é dada por:

Passo 1

O enunciado descreve a reação global
2\,\mathrm{NO} + \mathrm{Cl}_{2} \to 2\,\mathrm{NOCl}
e apresenta três medidas de velocidade para diferentes concentrações iniciais de \mathrm{NO} e \mathrm{Cl}_{2}. O objetivo é encontrar a lei de velocidade experimental no formato
\text{velocidade} = k\,[\mathrm{NO}]^{\,a}\,[\mathrm{Cl}_{2}]^{\,b}
determinando os expoentes a e b.

Passo 2

Para achar a ordem em \mathrm{NO}, comparamos o experimento 1 \bigl([\mathrm{NO}]=0{,}1,\,[\mathrm{Cl}_{2}]=0{,}1,\;v=5{,}0\times10^{-5}\bigr) com o experimento 2 \bigl([\mathrm{NO}]=0{,}2,\,[\mathrm{Cl}_{2}]=0{,}1,\;v=10{,}0\times10^{-5}\bigr).
Ao dobrar [\mathrm{NO}] e manter [\mathrm{Cl}_{2}] constante, a velocidade também dobra, logo a=1.

Passo 3

Para achar a ordem em \mathrm{Cl}_{2}, comparamos o experimento 1 \bigl([\mathrm{NO}]=0{,}1,\,[\mathrm{Cl}_{2}]=0{,}1,\;v=5{,}0\times10^{-5}\bigr) com o experimento 3 \bigl([\mathrm{NO}]=0{,}1,\,[\mathrm{Cl}_{2}]=0{,}2,\;v=5{,}0\times10^{-5}\bigr).
Ao dobrar [\mathrm{Cl}_{2}] e manter [\mathrm{NO}] constante, a velocidade não muda, logo b=0.

Passo 4

Substituindo a=1 e b=0 na forma geral, obtemos a lei de velocidade experimental
\text{velocidade} = k\,[\mathrm{NO}]^{1}\,[\mathrm{Cl}_{2}]^{0} \quad\Longrightarrow\quad \text{velocidade} = k\,[\mathrm{NO}].

Resposta

v = k\,[\mathrm{NO}]

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