Amônia gasosa é preparada pela reação:
N2(g)+3 H2(g) 2 NH3(g)
Use as informações obtidas a partir dos dados experimentais abaixo para responder:
Concentração inicial (mol/L) Velocidade inicial (mol. ^-1 cdot min^-1 )
Experimento [ N2 ] [H2]
1 0,03 0,01 4,21.10 ^-5
2 0,06 0,01 1,68.10-4
3 0,03 0,02 3,37.10-4
c) escreva a lei de velocidade da reação

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde o nitrogênio (N₂) reage com o hidrogênio (H₂) para formar amônia (NH₃). A questão pede para a gente escrever a lei de velocidade dessa reação usando os dados experimentais fornecidos. Para isso, vamos precisar entender como a concentração dos reagentes influencia a velocidade da reação e aplicar conceitos de cinética química.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é a lei de velocidade. Basicamente, ela relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes elevados a certos expoentes. A fórmula geral fica assim:
Velocidade = k cdot [N2]^x cdot [H2]^y
Onde:
  • $ k $ é a constante de velocidade,
  • $ [N_2] $ e $ [H_2] $ são as concentrações dos reagentes,
  • $ x $ e $ y $ são os expoentes que precisamos determinar a partir dos dados.

Passo 3

Vamos analisar os experimentos para descobrir os valores de $ x $ e $ y $. Olhando para os Experimentos 1 e 2:
  • Experimento 1: $ [N_2] = 0,03 , mol/L $, $ [H_2] = 0,01 , mol/L $, Velocidade = $ 4,21 \times 10^{-5} , mol^{-1} \cdot min^{-1} $
  • Experimento 2: $ [N_2] = 0,06 , mol/L $, $ [H_2] = 0,01 , mol/L $, Velocidade = $ 1,68 \times 10^{-4} , mol^{-1} \cdot min^{-1} $
Aqui, a concentração de H₂ é a mesma, mas a de N₂ duplicou e a velocidade também dobrou. Isso sugere que a velocidade é diretamente proporcional à concentração de N₂, ou seja, $ x = 1 $.

Passo 4

Agora, vamos comparar os Experimentos 1 e 3 para encontrar $ y $:
  • Experimento 1: $ [N_2] = 0,03 , mol/L $, $ [H_2] = 0,01 , mol/L $, Velocidade = $ 4,21 \times 10^{-5} , mol^{-1} \cdot min^{-1} $
  • Experimento 3: $ [N_2] = 0,03 , mol/L $, $ [H_2] = 0,02 , mol/L $, Velocidade = $ 3,37 \times 10^{-4} , mol^{-1} \cdot min^{-1} $
Aqui, a concentração de N₂ é a mesma, mas a de H₂ dobrou e a velocidade também aumentou aproximadamente 8 vezes. Vamos calcular o expoente $ y $:
y

Passo 5

Com $ x = 1 $ e $ y = 3 $, já temos todos os valores necessários. A constante de velocidade $ k $ pode ser calculada usando qualquer um dos experimentos, mas a questão só pede para escrever a lei de velocidade.

Resposta

A lei de velocidade da reação é:
Velocidade = k cdot [N2]^1 cdot [H2]^3

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