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Os seguintes dados foram medidos pura a reaçăo a seguir:
Essa reação rápida oferece os seguintes dados de velocidade:
Experimento
Velocidade inicial (
)
1
0.250
0,053
0,050
2
0.125
0,075
0,050
3
0,025
0,075
0,010
4
0,125
0,150
0,200
a)
Escreva a lei de velocidade dessa reação.
b)
Calcule a constante de velocidade com as unidades adequadas.
c)
Calcule a velocidade quando
e
.
d)
Influência do aumento da temperatura na velocidade e tempo da reaçāo. Justifique.
e)
Influência do catalisador na velocidade e tempo da reação, Justifique
Experimento
1 | 0.250 | 0,053 | 0,050 |
2 | 0.125 | 0,075 | 0,050 |
3 | 0,025 | 0,075 | 0,010 |
4 | 0,125 | 0,150 | 0,200 |
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado dá a reação
e fornece quatro experimentos com concentrações iniciais de
,
e a velocidade inicial. Precisamos determinar a lei de velocidade (ordens da reação), a constante de velocidade
com unidades, calcular a velocidade para novas concentrações e discutir os efeitos de temperatura e catalisador.
Passo 2
Para achar a ordem em
, comparamos os experimentos 2 e 4, onde
é constante
mol L
.
Em 2: ,
.
Em 4: ,
.
A razão das velocidades é
Em 2:
Em 4:
A razão das velocidades é
e a razão de concentrações é
Como
, segue que
. A reação é de segunda ordem em
.
Passo 3
Para achar a ordem em
, comparamos os experimentos 2 e 3, onde
é constante
mol L
.
Em 2: ,
.
Em 3: ,
.
A razão das velocidades é
Em 2:
Em 3:
A razão das velocidades é
e a razão de concentrações é
Como
, segue que
. A reação é de primeira ordem em
.
Passo 4
Com
e
, a lei de velocidade é
Passo 5
Para calcular
, usamos qualquer experimento. Por exemplo o 4, em que
,
e
.
Como a ordem global é 3, as unidades de
são
.
Passo 6
Para
mol L
e
mol L
:
Passo 7
Aumentar a temperatura faz aumentar a constante
pela equação de Arrhenius, pois mais moléculas têm energia para superar a energia de ativação. Logo, a velocidade da reação cresce e o tempo para consumo dos reagentes diminui.
Passo 8
Um catalisador diminui a energia de ativação, aumentando
sem alterar o equilíbrio. Com
maior, a reação acelera e o tempo de reação reduz, e o catalisador não é consumido.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d) Aumentar a temperatura aumenta (Arrhenius), eleva a velocidade e reduz o tempo da reação.
(e) Um catalisador reduz a energia de ativação, aumenta , acelera a reação e diminui o tempo, sem ser consumido.
(b)
(c)
(d) Aumentar a temperatura aumenta
(e) Um catalisador reduz a energia de ativação, aumenta