A velocidade da reação
foi monitorada e os dados dos experimentos são mostrados abaixo.
Experimento
velocidade (mol
1
2,0
1,0
5,02
2
4,0
1,0
20,1
3
2,0
3,0
15,06
Qual a expressão da lei da velocidade dessa reação e qual o valor da constante
?
a)
e
b)
e
c)
e
d)
e
e)
e
Experimento |
|
|
velocidade (mol
|
1 | 2,0 | 1,0 | 5,02 |
2 | 4,0 | 1,0 | 20,1 |
3 | 2,0 | 3,0 | 15,06 |
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre a velocidade de reação química! O enunciado nos dá uma reação onde 2 A + B se transformam em C + D. Temos também alguns dados de experimentos que mostram como a concentração de A e B afeta a velocidade da reação. Nosso objetivo é descobrir qual é a expressão da lei da velocidade dessa reação e encontrar o valor da constante $ k $.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que a lei da velocidade relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes. Ela geralmente tem a forma:
Onde:
- $ v $ é a velocidade da reação,
- $ k $ é a constante de velocidade,
- $ [A] $ e $ [B] $ são as concentrações dos reagentes A e B,
- $ m $ e $ n $ são os ordens de reação em relação a A e B, respectivamente.
Passo 3
Para encontrar os valores de $ m $ e $ n $, vamos comparar os experimentos onde apenas uma das concentrações muda, mantendo a outra constante.
Comparando Experimento 1 e 2:
- Concentração de A dobra de 2,0 para 4,0 mol/L,
- Concentração de B permanece em 1,0 mol/L,
- Velocidade aumenta de 5,02 para 20,1 mol/(L·min).
Como a concentração de A dobrou e a velocidade quadruplicou, isso sugere que a reação é de segunda ordem em relação a A. Então, $ m = 2 $.
Passo 4
Agora, vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 3 para encontrar $ n $.
Comparando Experimento 1 e 3:
- Concentração de A permanece em 2,0 mol/L,
- Concentração de B triplica de 1,0 para 3,0 mol/L,
- Velocidade aumenta de 5,02 para 15,06 mol/(L·min).
Aqui, a concentração de B triplicou e a velocidade também triplicou, indicando que a reação é de primeira ordem em relação a B. Assim, $ n = 1 $.
Passo 5
Agora que temos $ m = 2 $ e $ n = 1 $, podemos escrever a lei da velocidade:
Passo 6
Para encontrar a constante $ k $, podemos usar os dados de qualquer um dos experimentos. Vamos usar o Experimento 1:
Resposta
A expressão da lei da velocidade é $ v = k[A]^2[B] $ e o valor da constante $ k = 1,255 $. Portanto, a alternativa correta é a letra a).