Amônia gasosa é preparada pela reação:
Use as informações obtidas a partir dos dados experimentais abaixo para responder:
Concentração inicial (mol/L) | Velocidade inicial (mol.
|
||
---|---|---|---|
Experimento | [
|
[H2] | |
1 | 0,03 | 0,01 | 4,21.10
|
2 | 0,06 | 0,01 | 1,68.10-4 |
3 | 0,03 | 0,02 | 3,37.10-4 |
b) determine a constante de velocidade
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a formação da amônia gasosa. A reação que estamos olhando é:
Aqui, a gente precisa encontrar a constante de velocidade dessa reação usando os dados experimentais fornecidos. Para isso, vamos usar a teoria das taxas de reação, que relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como funciona a equação da taxa de reação. Geralmente, ela é dada por:
Onde:
- $ v $ é a velocidade da reação.
- $ k $ é a constante de velocidade que queremos encontrar.
- $ [\mathrm{N}{2}] $ e $ [\mathrm{H}{2}] $ são as concentrações dos reagentes.
- $ a $ e $ b $ são os ordens da reação em relação a $ \mathrm{N}{2} $ e $ \mathrm{H}{2} $, respectivamente.
Passo 3
Agora, vamos usar os dados dos experimentos para determinar os valores de $ a $ e $ b $. Vamos comparar os experimentos onde uma concentração muda enquanto a outra permanece constante.
Comparando Experimentos 1 e 2:
- $ [\mathrm{N}_{2}] $ dobra de 0,03 para 0,06 mol/L.
- $ [\mathrm{H}_{2}] $ permanece em 0,01 mol/L.
- A velocidade aumenta de $ 4,21 \times 10^{-5} $ para $ 1,68 \times 10^{-4} $ mol/min.
Como $ [\mathrm{H}{2}] $ não mudou, podemos focar no efeito de $ [\mathrm{N}{2}] $:
Resolvendo para $ a $:
Passo 4
Comparando Experimentos 1 e 3:
- $ [\mathrm{N}_{2}] $ permanece em 0,03 mol/L.
- $ [\mathrm{H}_{2}] $ dobra de 0,01 para 0,02 mol/L.
- A velocidade aumenta de $ 4,21 \times 10^{-5} $ para $ 3,37 \times 10^{-4} $ mol/min.
Focando no efeito de $ [\mathrm{H}_{2}] $:
Resolvendo para $ b $:
Passo 5
Agora que temos $ a = 2 $ e $ b = 3 $, podemos escrever a equação da taxa:
Passo 6
Vamos usar um dos experimentos para encontrar $ k $. Vamos usar o Experimento 1:
Calculando os valores:
Substituindo na equação:
Passo 7
Agora, isolamos $ k $:
Resposta
A constante de velocidade $ k $ é aproximadamente $ 46,8 , \mathrm{mol^{-2} \cdot L^{2} \cdot min^{-1}} $.