Enunciado

52. Quando a velocidade da reação 2   N O g + O 2 g ⟶ 2   N O 2 g foi estudada, descobriu-se que a velocidade dobrava quando a concentração de O 2 dobrava, mas ela quadruplicava quando a concentração de NO dobrava. Qual dos seguintes mecanismos está de acordo com essas observações? Explique seu raciocínio

  1. E t a p a   1   ⟹ N O + O 2 ⟶ N O 3   e   o   i n v e r s o   r á p i d a s ,   e q u i l í b r i o
  2. E t a p a   2 ⟹ N O +   N O 3 ⟶ N O 2   l e n t a

  3. E t a p a   1   ⟹ N O + N O   ⟶ N 2 O 2   ( l e n t a )

E t a p a   2   ⟹ O 2 +   N 2 O 2 ⟶ N 2 O 4   ( r á p i d a )

E t a p a   3   ⟹ N 2 O 4 ⟶ N O 2 + N O 2   ( r á p i d a )

Passo 1

Velocidade da reação:

A concentração em mol/L é diretamente proporcional à velocidade da reação numa reação elementar. Essa relação entre a rapidez de uma reação e as concentrações dos reagentes é dada por uma expressão matemática que é denominada lei da velocidade da reação. A lei de velocidade de qualquer reação é dada pela etapa lenta.

A + B   ⟶ C + D

v r e a ç ã o = k . A [ B ]

Onde: k = c o n s t a n t e

x β = c o n c e n t r a ç ã o   d o   e l e m e n t o   x ,   e l e v a d o   p e l a   q u a n t i d a d e   d e   m o l s   r e s p e c t i v a ( β ) .

  1. Assim, temos que:

    E t a p a   2 ⟹ N O +   N O 3 ⟶ N O 2   l e n t a

    A taxa de reação é limitada pela taxa de passo lento. Assim, a lei da velocidade será:

    v r e a ç ã o = k N O [ N O 3 ]

    Passo 2

  2. E t a p a   1   ⟹ N O + N O   ⟶ N 2 O 2   ( l e n t a )

A taxa de reação é limitada pela taxa de passo lento. Assim, a lei da velocidade será:

v r e a ç ã o = k N O 2

Passo 2

Na reação de primeira ordem, dobrar a concentração de reagente dobra a velocidade de reação, enquanto na reação de segunda ordem, dobrar a concentração de reagente, quadruplica a velocidade de reação. Ou seja,  O 2 está em primeira ordem e  N O   está em segunda ordem N O 2  na reação dada.

Resposta

Dessa forma, o mecanismo indicado na opção (b) concorda com a lei de velocidade desejada.

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

46. O acetato de chumbo (IV) quebra os dióis orgânicos como o 2,3-di-hidróxi-2,3-dimetil-butano em água para dar cetonas. Escreva a reação total do mecanismo proposto abaixo e identifique possíveis in
Qual é a reação geral para o seguinte mecanismo? C l O - +H 2 O →H C l O + O H -( e q u i l í b r i or á p i d o ) í á H C l O +I - →H I O + C l -( m u i t ol e n t o ) H I O + O H - →I O - + H 2 O (
As aproximações do pré-equilíbrio e de estado estacionário são duas aproximações diferentes para derivar uma lei de velocidade a partir de um mecanismo proposto. Determine, para o mecanismo seguinte,
O cianometano, vulgarmente conhecido como acetonitrilo, C H 3 C N , é um líquido volátil, tóxico, utilizado como solvente para purificar esteróides e extrair ácidos graxos de óleos de peixe. A acetoni