NO(g)+1 / 2 O2(g) NO2(g)
(a) Determine the order of the reaction for each reactant.
(b) Write the rate equation for the reaction.
© Calculate the rate constant.
(d) Calculate the rate (in mol / L cdot s) at the instant when [NO]=0.015 mol / L and [O2]=0.0050 mol / L.
(e) At the instant when NO is reacting at the rate 1.0 times 10^-4 mol / L cdot s, what is the rate at which O2 is reacting and NO2 is forming?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem uma reação química envolvendo óxido nítrico (NO) e oxigênio (O₂) formando dióxido de nitrogênio (NO₂). O problema está dividido em cinco partes (a a e), e vamos resolver cada uma passo a passo. Para isso, vamos precisar entender de taxa de reação, ordem de reação, equação de taxa e como calcular a constante de taxa e as velocidades das reações envolvidas.

Passo 2

(a) Determinar a ordem da reação para cada reagente.
Primeiro, precisamos entender o que é a ordem de reação. A ordem de uma reação indica como a velocidade da reação depende da concentração de cada reagente. Se a reação for elementar (isto é, ocorre em um único passo), a ordem será igual ao coeficiente estequiométrico de cada reagente na equação balanceada.
Na nossa reação:
NO(g) + 12 O2(g) NO2(g)
  • O coeficiente para NO é 1.
  • O coeficiente para O₂ é 1/2.
Portanto, assumindo que a reação é elementar:
  • A ordem em relação a NO é 1.
  • A ordem em relação a O₂ é 0,5.

Passo 3

(b) Escrever a equação de taxa para a reação.
A equação de taxa relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes elevados às suas respectivas ordens. A forma geral é:
Velocidade = k cdot [Rea>=nte1]^n cdot [Rea>=nte2]^m
Onde:
  • Velocidade = k cdot [NO]^1 cdot [O2]^0,5 é a constante de taxa.
  • e são as ordens de reação em relação a cada reagente.
Com base na parte (a):
  • Ordem em relação a NO: 1
  • Ordem em relação a O₂: 0,5
Então, a equação de taxa fica:

Passo 4

© Calcular a constante de taxa, k = Velocidade[NO] cdot [O2]^0,5 .
Para encontrar , precisamos de dados experimentais que relacionem a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes. No entanto, o problema não forneceu esses dados diretamente. Supondo que tenhamos a equação de taxa e que possamos isolar se soubermos a velocidade para determinadas concentrações.
A partir da equação de taxa:
Sem valores específicos de velocidade, não podemos calcular um valor numérico para . Se você tiver dados adicionais, pode usar essa fórmula para encontrar a constante de taxa.

Passo 5

(d) Calcular a taxa no instante com Velocidade = k cdot [NO] cdot [O2]^0,5 e Velocidade = k cdot 0,015 cdot (0,0050)^0,5 .
Vamos usar a equação de taxa que encontramos:
(0,0050)^0,5 = raiz0,0050 approx 0,0707
Precisamos do valor de Velocidade approx k cdot 0,015 cdot 0,0707 approx k cdot 0,00106 , mol/(L·s) para calcular a velocidade. Supondo que já tenhamos , substituímos os valores:
Calculando :
Então:
Sem o valor de , a velocidade será expressa em termos de .

Passo 6

(e) Determinar as taxas de reação de Velocidade = d[NO]dt = -1,0 times 10^-4 , mol/(L·s) e formação de NO + 12 O2 NO2 quando d[O2]dt = -12 cdot d[NO]dt = -12 cdot (-1,0 times 10^-4) = 5,0 times 10^-5 , mol/(L·s) está reagindo a d[NO2]dt = 1 cdot d[NO]dt = 1 cdot (-1,0 times 10^-4) = 1,0 times 10^-4 , mol/(L·s) .
Sabemos que:
Pela estequiometria da reação:
  • A velocidade de consumo de está relacionada à velocidade de consumo de e à velocidade de formação de .
Relacionamentos estequiométricos:

Resposta

Concluindo:
a) A ordem da reação é 1 em relação a NO e 0,5 em relação a O₂.
b) A equação de taxa é .
c) A constante de taxa pode ser calculada usando , desde que os dados da velocidade estejam disponíveis.
d) A taxa da reação no instante dado é aproximadamente .
e) Quando está reagindo a :
  • A taxa de consumo de é .
  • A taxa de formação de é .

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