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
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Concentração inicial de
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Velocidade inicial <br> (mol.L.s) |
---|---|---|
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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?