A velocidade média da reação entre CO e
a 540 K foi medida começando com várias concentrações de CO e
. Determine a equação da velocidade, a equação da velocidade e o valor da constante de velocidade.
Concentrações iniciais
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Experimento |
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Velocidade inicial (mol/L.h) |
1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação entre monóxido de carbono (CO) e dióxido de nitrogênio (
) que forma dióxido de carbono (
) e monóxido de nitrogênio (
). O que precisamos descobrir é como a velocidade da reação depende das concentrações de CO e
, 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
é constante e ver como a velocidade muda quando a concentração de CO varia.
Observando os Experimentos 1, 2 e 3:
- Experimento 1:
mol/L, Velocidade = mol/L.h - Experimento 2:
mol/L, Velocidade = mol/L.h - Experimento 3:
mol/L, Velocidade = 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
constante.
- Experimento 1:
mol/L, Velocidade = mol/L.h - Experimento 4:
mol/L, Velocidade = mol/L.h
A fórmula para a ordem da reação em relação ao CO é:
Substituindo os valores:
Isso implica que
. Então, a reação é de primeira ordem em relação ao CO.
Passo 3
Agora, vamos descobrir a ordem da reação em relação ao
. Vamos comparar experimentos onde a concentração de CO é constante e ver como a velocidade muda quando a concentração de
varia.
Observando os Experimentos 1 e 2:
- Experimento 1:
mol/L, Velocidade = mol/L.h - Experimento 2:
mol/L, Velocidade = mol/L.h
Usando a mesma fórmula:
Isso também implica que
. Então, a reação é de primeira ordem em relação ao
.
Passo 4
Com as ordens encontradas, podemos escrever a equação da velocidade da reação. A fórmula geral da equação da velocidade é:
Substituindo os valores que encontramos:
Então, a equação da velocidade é:
Passo 5
Agora, vamos encontrar o valor da constante de velocidade
. Podemos usar qualquer um dos experimentos para isso. Vamos utilizar o Experimento 1:
Substituindo os valores:
Resolvendo para
:
Resposta
A equação da velocidade da reação é: