M g(s)+2 H^+(a q) H2(g)+M g^2+(a q)
Uma amostra de 3,0 g de magnésio metálico pulverizado foi colocada para reagir com 10,00 mL de uma solução de ácido clorídrico 2,00 moL L^-1. Foi observado que a massa consumida do metal variou com o tempo. Os dados foram acondicionados na tabela a seguir:
Massa consumida / g Tempo de reação / min
0,0 0
0,5 1
2,0 10
3,0 20
Dado: MM(Mg)=24,3 g mol^-1
a) Calcule a velocidade média da reação de consumo de magnésio, em mol L^-1 s^-1, no intervalo entre i) 0 e 10 minutos e entre ii) 10 e 20 minutos.
b) Considerando os fatores que podem alterar as velocidades das reações químicas, explique a razão da diferença obtida entre as duas velocidades médias calculadas no item anterior.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química entre magnésio metálico (Mg) e ácido clorídrico (HCl), onde o Mg é consumido ao longo do tempo. Precisamos calcular a velocidade média dessa reação em dois intervalos de tempo diferentes: de 0 a 10 minutos e de 10 a 20 minutos. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria e cinética química, como a conversão de massa para mols e o cálculo de velocidade de reação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender os dados que temos. A massa molar do magnésio (MM Mg) é 24,3 g/mol. A reação consome magnésio e produz íons Mg²⁺. Precisamos converter a massa de magnésio consumida em mols para trabalhar com as unidades de mol L⁻¹ s⁻¹.

Passo 3

Vamos começar calculando a quantidade de mols de magnésio consumidos em cada intervalo de tempo. A fórmula para isso é:
Quantidade de mols = MassaMassa Molar

Passo 4

Para o intervalo de 0 a 10 minutos, a massa consumida é 2,0 g. Calculando os mols:
Mols de Mg = 2,0 , g24,3 , g/mol approx 0,0823 , mol

Passo 5

Agora, calculamos o volume da solu��ão de HCl usada. Temos 10,00 mL de uma solução de 2,00 mol/L. Convertendo para litros:
V = 10,00 , mL = 0,01000 , L

Passo 6

A concentração de HCl é 2,00 mol/L, então a quantidade de mols de H⁺ presentes é:
Mols de H⁺ = 2,00 , mol/L times 0,01000 , L = 0,0200 , mol

Passo 7

Agora, para calcular a velocidade média da reação, usamos a fórmula:
Velocidade média = Deéçã
Onde ΔConcentração é a variação de mols por litro, e ΔTempo é o intervalo de tempo em segundos.

Passo 8

Vamos calcular a velocidade média para o intervalo de 0 a 10 minutos. Primeiro, convertemos 10 minutos para segundos:
De

Passo 9

A variação de mols é 0,0823 mol em 0,01000 L. Então, a variação de concentração é:
De

Passo 10

Agora, calculamos a velocidade média:
Velocidade média = 8,23 , mol/L600 , s approx 0,0137 , mol L^-1 s^-1 é

Passo 11

Para o intervalo de 10 a 20 minutos, a massa consumida aumenta de 2,0 g para 3,0 g, ou seja, 1,0 g em 10 minutos. Convertendo para mols:
Mols de Mg = 1,0 , g24,3 , g/mol approx 0,0412 , mol

Passo 12

Convertendo 10 minutos para segundos:
De

Passo 13

A variação de concentração é:
De

Passo 14

Calculamos a velocidade média para esse intervalo:
Velocidade média = 4,12 , mol/L600 , s approx 0,00687 , mol L^-1 s^-1 é

Resposta

A velocidade média da reação de consumo de magnésio é aproximadamente 0,0137 , mol , L^-1 , s^-1 no intervalo de 0 a 10 minutos e 0,00687 , mol , L^-1 , s^-1 no intervalo de 10 a 20 minutos.

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