A velocidade média da reação entre CO e NO2 a 540 K foi medida começando com várias concentrações de CO e NO2. Determine a equação da velocidade, a equação da velocidade e o valor da constante de velocidade.
CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)
Concentrações iniciais (mol / L)
Experimento [CO] [NO2] Velocidade inicial (mol/L.h)
1 5,10 times 10^-4 0,350 times 10^-4 3,4 times 10^-8
2 5,10 times 10^-4 0,700 times 10^-4 6,8 times 10^-8
3 5,10 times 10^-4 0,175 times 10^-4 1,7 times 10^-8
4 1,02 times 10^-3 0,350 times 10^-4 6,8 times 10^-8
5 1,53 times 10^-3 0,350 times 10^-4 10,2 times 10^-8

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação entre monóxido de carbono (CO) e dióxido de nitrogênio ( NO2) que forma dióxido de carbono ( CO2) e monóxido de nitrogênio ( NO). O que precisamos descobrir é como a velocidade da reação depende das concentrações de CO e NO2, ou seja, a equação da velocidade. Além disso, vamos encontrar o valor da constante de velocidade dessa reação. Para isso, vamos usar os dados das diferentes concentrações iniciais e as velocidades medidas.

Passo 2

Primeiro, vamos descobrir a ordem da reação em relação ao CO. Para isso, podemos comparar experimentos onde a concentração de NO2 é constante e ver como a velocidade muda quando a concentração de CO varia.
Observando os Experimentos 1, 2 e 3:
  • Experimento 1: [CO] = 5,10 times 10^-4 mol/L, Velocidade = 3,4 times 10^-8 mol/L.h
  • Experimento 2: [CO] = 5,10 times 10^-4 mol/L, Velocidade = 6,8 times 10^-8 mol/L.h
  • Experimento 3: [CO] = 5,10 times 10^-4 mol/L, Velocidade = 1,7 times 10^-8 mol/L.h
Nesses experimentos, a concentração de CO é a mesma, então para analisar a ordem em relação ao CO, precisamos escolher pares onde apenas a concentração de CO varia. Parece que os dados fornecidos não variam a concentração de CO diretamente, então vamos usar os Experimentos 1 e 4 para observar uma variação em CO mantendo NO2 constante.
  • Experimento 1: [CO] = 5,10 times 10^-4 mol/L, Velocidade = 3,4 times 10^-8 mol/L.h
  • Experimento 4: [CO] = 1,02 times 10^-3 mol/L, Velocidade = 6,8 times 10^-8 mol/L.h
A fórmula para a ordem da reação em relação ao CO é:
Velocidade2Velocidade1 = ( [CO]2[CO]1 )^m
Substituindo os valores:
6,8 times 10^-83,4 times 10^-8 = ( 1,02 times 10^-35,10 times 10^-4 )^m 2 = (2)^m
Isso implica que m = 1. Então, a reação é de primeira ordem em relação ao CO.

Passo 3

Agora, vamos descobrir a ordem da reação em relação ao NO2. Vamos comparar experimentos onde a concentração de CO é constante e ver como a velocidade muda quando a concentração de NO2 varia.
Observando os Experimentos 1 e 2:
  • Experimento 1: [NO2] = 0,350 times 10^-4 mol/L, Velocidade = 3,4 times 10^-8 mol/L.h
  • Experimento 2: [NO2] = 0,700 times 10^-4 mol/L, Velocidade = 6,8 times 10^-8 mol/L.h
Usando a mesma fórmula:
Velocidade2Velocidade1 = ( [NO2]2[NO2]1 )^n 6,8 times 10^-83,4 times 10^-8 = ( 0,700 times 10^-40,350 times 10^-4 )^n 2 = (2)^n
Isso também implica que n = 1. Então, a reação é de primeira ordem em relação ao NO2.

Passo 4

Com as ordens encontradas, podemos escrever a equação da velocidade da reação. A fórmula geral da equação da velocidade é:
Velocidade = k [CO]^m [NO2]^n
Substituindo os valores que encontramos:
Velocidade = k [CO]^1 [NO2]^1 = k [CO] [NO2]
Então, a equação da velocidade é:
Velocidade = k [CO] [NO2]

Passo 5

Agora, vamos encontrar o valor da constante de velocidade k. Podemos usar qualquer um dos experimentos para isso. Vamos utilizar o Experimento 1:
Velocidade = k [CO] [NO2]
Substituindo os valores:
3,4 times 10^-8 = k times 5,10 times 10^-4 times 0,350 times 10^-4
Resolvendo para k:
k = 3,4 times 10^-85,10 times 10^-4 times 0,350 times 10^-4 k = 3,4 times 10^-81,785 times 10^-7 k = 0,1905 times 10^0 , L/molh k approx 1,91 times 10^-1 , L/molh

Resposta

A equação da velocidade da reação é:
Velocidade = 1,91 times 10^-1 , L/molh times [CO] times [NO2]

Exercícios relacionados