Uma amostra de 3,0 g de magnésio metálico pulverizado foi colocada para reagir com 10,00 mL de uma solução de ácido clorídrico
. 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:
a) Calcule a velocidade média da reação de consumo de magnésio, em , 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.
a) Calcule a velocidade média da reação de consumo de magnésio, em
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:
Passo 4
Para o intervalo de 0 a 10 minutos, a massa consumida é 2,0 g. Calculando os mols:
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:
Passo 6
A concentração de HCl é 2,00 mol/L, então a quantidade de mols de H⁺ presentes é:
Passo 7
Agora, para calcular a velocidade média da reação, usamos a fórmula:
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:
Passo 9
A variação de mols é 0,0823 mol em 0,01000 L. Então, a variação de concentração é:
Passo 10
Agora, calculamos a velocidade média:
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:
Passo 12
Convertendo 10 minutos para segundos:
Passo 13
A variação de concentração é:
Passo 14
Calculamos a velocidade média para esse intervalo:
Resposta
A velocidade média da reação de consumo de magnésio é aproximadamente
no intervalo de 0 a 10 minutos e
no intervalo de 10 a 20 minutos.