A velocidade desta reação foi determinada a
e os resultados estão na tabela seguinte:
Experimento | [NO] mol/L | [CO] mol/L | Velocidade (mol/L s) |
---|---|---|---|
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0,263 | 0,826 |
|
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0,263 | 0,206 |
|
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0,526 | 0,413 |
|
a. Determine a lei de velocidade para a reação.
b. Calcule a constante de velocidade ( k ) a 250 C .
c. Calcule a velocidade de formação do quando
b. Calcule a constante de velocidade ( k ) a 250 C .
c. Calcule a velocidade de formação do
Passo 1
Então, galera, temos uma reação química envolvendo monóxido de carbono (CO) e monóxido de nitrogênio (NO) que forma nitrogênio (N₂) e dióxido de carbono (CO₂). A gente vai trabalhar com cinética química, que estuda a velocidade das reações. Nosso objetivo aqui é encontrar a lei da velocidade dessa reação usando os dados da tabela fornecida. Vamos precisar entender como a concentração dos reagentes influencia a velocidade da reação e, depois, calcular a constante de velocidade e a velocidade de formação do CO₂ em certas condições.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para os experimentos 1 e 2 da tabela. Ambos têm a mesma concentração de NO (0,263 mol/L), mas diferem na concentração de CO. No experimento 1, [CO] = 0,826 mol/L e a velocidade é
mol/L·s. No experimento 2, [CO] = 0,206 mol/L e a velocidade é a mesma. Isso mostra que quando a concentração de CO dobra (de 0,206 para 0,826 mol/L), a velocidade não muda. Isso sugere que a reação é de primeira ordem em [NO] e de zero ordem em [CO].
Passo 3
Agora, vamos usar o experimento 3 para confirmar isso. No experimento 3, [NO] = 0,526 mol/L (que é o dobro de 0,263 mol/L) e [CO] = 0,413 mol/L (duas vezes 0,206 mol/L do experimento 2). A velocidade aqui é
mol/L·s, que é quatro vezes a velocidade do experimento 1. Isso confirma que a velocidade depende da concentração de NO ao quadrado (já que
) e não depende da concentração de CO.
Passo 4
Com essas informações, podemos escrever a lei da velocidade. Se a velocidade é proporcional à concentração de NO ao quadrado e independente da concentração de CO, a lei da velocidade fica:
Como qualquer número elevado a zero é 1, simplificamos para:
Passo 5
Para determinar a constante de velocidade
a 25°C, vamos usar os dados do experimento 1. Sabemos que:
Substituindo na lei da velocidade:
Resolvendo para
:
Passo 6
Por fim, para calcular a velocidade de formação de CO₂ quando [NO] = [CO] = 0,500 mol/L, usamos a lei da velocidade que encontramos:
Calculando:
Resposta
a. A lei de velocidade é
.
b. A constante de velocidade a 25°C é
.
c. A velocidade de formação de
quando
é
.