1. Uma reação, em solução aquosa, da forma \mathrm{A}+\mathrm{B} \rightarrow produtos, apresentou dados experimentais como aquele mostrado a seguir:
[\mathrm{A}]_{0}(\mathrm{~mol} / \mathrm{L}) [\mathrm{B}]_{0}(\mathrm{~mol} / \mathrm{L}) Velocidade instantânea inicial ( \mathrm{mol} / \mathrm{L} \cdot \mathrm{s} )
1^{\circ} experimento 0,025 3,0 \cdot 10^{-5} 4,0 \cdot 10^{-3}
2^{\circ} experimento 0,025 1,2 \cdot 10^{-4} 1,6 \cdot 10^{-2}
3^{\circ} experimento 0,025 9,0 \cdot 10^{-5} 1,2 \cdot 10^{-2}
Outra sequência de experimentos foi realizada, e chegou-se aos dados tabelados a seguir:
[\mathrm{A}]_{0}(\mathrm{~mol} / \mathrm{L}) [\mathrm{B}]_{0}(\mathrm{~mol} / \mathrm{L}) Velocidade instantânea inicial (mol/L•s)
4^{0} experimento 3,4 \cdot 10^{-3} 3,0 \cdot 10^{-3} 0,0544
5^{\circ} experimento 6,8 \cdot 10^{-3} 3,0 \cdot 10^{-3} 0,1088
6^{\circ} experimento 1,02 \cdot 10^{-2} 3,0 \cdot 10^{-3} 0,1632
Sobre esse conjunto de experimentos, realizados sob mesma temperatura, foram feitas as seguintes afirmações:
  1. A lei de velocidade esperada diante do conjunto de dados apresentados é \mathrm{v}=\mathrm{k} \cdot[\mathrm{A}] \cdot[\mathrm{B}].
  2. Os experimentos 1,2 e 3 mostram uma reação de pseudo primeira ordem em relação ao reagente B, com constante de, aproximadamente, 133 \mathrm{~s}^{-1}.
  3. A constante de velocidade, diante do conjunto de 6 experimentos, seria próxima de 5333 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} . \mathrm{s}.
  4. A ordem global da reação, diante dos 6 experimentos, é 3 .
  5. Diante dos 6 experimentos, pode-se garantir que a reação é elementar.
  6. Os experimentos 4 , 5 e 6 mostram a dependência da velocidade da reação em relação ao reagente B.
Quantas afirmações estão corretas?
a) 2
b) 3
c) 4
d) 5

Passo 1

O enunciado trata de uma reação em solução aquosa do tipo A + B → produtos e fornece velocidades iniciais para seis experimentos nos quais se variam as concentrações iniciais de A e B. O objetivo é determinar a lei de velocidade da reação
v = k\,[A]^m\,[B]^n
identificando as ordens m e n, calcular k e, por fim, verificar quais das seis afirmações dadas estão corretas.

Passo 2

Determinar a ordem em relação a B usando os experimentos 1, 2 e 3, nos quais [A] mantém-se constante:
\frac{v_2}{v_1} = \Bigl(\frac{[B]_2}{[B]_1}\Bigr)^n \quad\Longrightarrow\quad \frac{1{,}6\times10^{-2}}{4{,}0\times10^{-3}} = \Bigl(\frac{1{,}2\times10^{-4}}{3{,}0\times10^{-5}}\Bigr)^n
O lado esquerdo vale 4 e o direito é 4^n, logo n=1. Confirmação com o experimento 3 dá o mesmo resultado.

Passo 3

Determinar a ordem em relação a A usando os experimentos 4, 5 e 6, nos quais [B] é constante:
\frac{v_5}{v_4} = \Bigl(\frac{[A]_5}{[A]_4}\Bigr)^m \quad\Longrightarrow\quad \frac{0{,}1088}{0{,}0544} = \Bigl(\frac{6{,}8\times10^{-3}}{3{,}4\times10^{-3}}\Bigr)^m
Temos \tfrac{0{,}1088}{0{,}0544}=2 e \bigl(2\bigr)^m=2, logo m=1. O experimento 6 confirma que m=1.

Passo 4

Calcular a constante de velocidade k. Por exemplo, no experimento 1:
k = \frac{v_1}{[A]_1\,[B]_1} = \frac{4{,}0\times10^{-3}}{0{,}025\;\times3{,}0\times10^{-5}} \approx 5{,}33\times10^{3}\,\mathrm{L/(mol\cdot s)}.
Além disso, para os exps 1–3 pode-se tratar B como pseudo-primeira ordem:
k_{\rm obs} = k\,[A] = 5{,}33\times10^{3}\times0{,}025 \approx 1,33\times10^{2}\,\mathrm{s^{-1}}.

Passo 5

Avaliar cada afirmação:
1. A lei esperada é v=k\,[A]\,[B]. Esta afirmação está correta (obtivemos m=n=1).
2. Nos exps 1–3 vê-se pseudo‐primeira ordem em relação a B com constante \approx133\,\mathrm{s^{-1}}. Correto k_{\rm obs}\approx133\,\mathrm{s^{-1}}.
3. A constante de velocidade é próxima de 5333\,\mathrm{L/(mol\cdot s)}. Correto (calculamos k\approx5,33\times10^3).
4. A ordem global seria 3. Incorreto (ordem global é m+n=2).
5. Pode-se garantir que a reação é elementar. Incorreto (não se prova mecanisticamente elementalidade apenas pela lei de velocidade).
6. Os exps 4–6 mostram a dependência da velocidade em relação a B. Incorreto (nesses exps [B] é constante; eles revelam apenas dependência em A).
Das seis, três afirmações estão corretas.

Resposta

b) 3 afirmações estão corretas.

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