Quando o ar de uma cidade está muito poluído, várias reações químicas podem ocorrer na atmosfera do local. Uma delas é a reação entre o dióxido de nitrogênio e o ozônio, que forma trióxido de nitrogênio e gás oxigênio, como na equação a seguir:
Utilizando os dados a seguir para a equação fornecida, determine a expressão da velocidade e o valor da constante da velocidade desse processo:
Concentração inicial de <br> Concentração inicial de <br> Velocidade inicial <br> (mol.L.s)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de cinética química! A questão apresenta uma reação entre dióxido de nitrogênio ( ) e ozônio ( ) formando trióxido de nitrogênio ( ) e gás oxigênio ( ). A matéria envolvida aqui é a cinética química, que estuda a velocidade das reações químicas e como ela depende das concentrações dos reagentes. Para resolver, vamos precisar entender como determinar a expressão da velocidade da reação e calcular a constante da velocidade usando os dados fornecidos.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar que a lei de velocidade ou expressão da velocidade de uma reação relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes elevadas a certos expoentes. A forma geral é:
Onde:
  • é a velocidade da reação,
  • é a constante da velocidade,
  • e são as concentrações dos reagentes,
  • e são as ordens da reação em relação a cada reagente.

Passo 3

Vamos determinar os exponentes e comparando os experimentos que mudam a concentração de um reagente enquanto mantém a outra constante.
Comparando Experimento 1 e 2:
  • Experimento 1:
    • mol/L
    • mol/L
    • Velocidade mol·L⁻¹·s⁻¹
  • Experimento 2:
    • mol/L
    • mol/L
    • Velocidade mol·L⁻¹·s⁻¹
Aqui, a concentração de permanece a mesma, enquanto a de dobra (de para ). A velocidade também dobrou (de para ).
Isso indica que a reação é primeira ordem em relação ao , já que dobrar sua concentração dobra a velocidade. Logo, .

Passo 4

Agora, vamos comparar o Experimento 2 e 3 para descobrir a ordem em relação ao .
  • Experimento 2:
    • mol/L
    • mol/L
    • Velocidade mol·L⁻¹·s⁻¹
  • Experimento 3:
    • mol/L
    • mol/L
    • Velocidade mol·L⁻¹·s⁻¹
Aqui, a concentração de permanece a mesma, enquanto a de reduz para metade (de para ). A velocidade também reduziu para metade (de para ).
Isso mostra que a reação é primeira ordem em relação ao , pois reduzir sua concentração pela metade reduz a velocidade pela metade. Logo, .

Passo 5

Com as ordens das reações encontradas ( e ), a expressão da velocidade fica:

Passo 6

Agora, vamos encontrar o valor da constante da velocidade . Podemos usar qualquer um dos experimentos para isso. Vamos usar o Experimento 1:
Resolvendo para :

Resposta

A expressão da velocidade da reação é:
E a constante da velocidade é:

Exercícios relacionados

Uma certa reação química é representada pela equação:
onde A, B e C significam as espécies químicas que são colocadas para reagir. Verificou-se experimentalmente numa certa temperatura que a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie A , mas não depende das concentrações das espécies B e C. Qual a expressão correta da velocidade e o valor correto da ordem da reação:
No equilíbrio químico verifica - se que a . Calcule o valor de Kp nas mesmas condições.
Dadas as semirreações:
Calcule o potencial da reação abaixo (pilha) e diga se ela é espontânea ou não. (1,0)
Que características podem ser atribuídas às reações de polimerização por etapas e em cadeia?