Considere a reação descrita por: NO (g)+H2(g) Produtos
Utilizando os dados de velocidade inicial obtidos a 298,15 K tabelados abaixo, responda:
Experimento P0 ( H 2 ) / torr P0 ( N O ) / torr V0 / torr s ^- 1
1 400 159 34
2 400 300 125
3 289 400 160
4 205 400 110
5 147 400 ?
(a) Determine a lei de velocidade diga qual a ordem global.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem uma reação onde o gás NO reage com o H₂ para formar produtos. A questão te dá dados de velocidade inicial para diferentes experimentos a uma temperatura de 298,15 K. Nosso objetivo aqui é determinar a lei de velocidade dessa reação e descobrir qual é a ordem global da reação. Para resolver isso, vamos usar conceitos de cinética química, especificamente como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que a lei de velocidade geral para uma reação como essa pode ser escrita da seguinte forma:
Velocidade = k [H2]^m [NO]^n
Aqui:
  • é a constante de velocidade,
  • é a pressão parcial de H₂,
  • é a pressão parcial de NO,
  • e são as ordens da reação em relação ao H₂ e ao NO, respectivamente.
Nosso objetivo é encontrar os valores de e .

Passo 3

Vamos começar determinando a ordem da reação em relação ao H₂ ( V4V3 = ( [H2]4[H2]3 )^m ). Para isso, comparamos os experimentos onde a concentração de NO permanece constante, mas a concentração de H₂ varia. Observando os dados:
  • Experimento 3: 110160 = ( 205289 )^m torr, 110160 = 0,6875 torr, 205289 approx 0,709 torr/s
  • Experimento 4: 0,6875 = (0,709)^m torr, ln(0,6875) = m cdot ln(0,709) torr, -0,375 = m cdot (-0,345) torr/s
Usamos a relação da lei de velocidade:
m approx 0,3750,345
Substituindo os valores:
m approx 1,09
Calculando as razões:
Então:
Para encontrar , tomamos o logaritmo de ambos os lados:
Arredondando, .

Passo 4

Agora, vamos determinar a ordem da reação em relação ao NO ( V2V1 = ( [NO]2[NO]1 )^n ). Para isso, comparamos os experimentos onde a concentração de H₂ permanece constante, mas a concentração de NO varia. Observando os dados:
  • Experimento 1: 12534 approx 3,676 torr, 300159 approx 1,887 torr, 3,676 approx (1,887)^n torr/s
  • Experimento 2: ln(3,676) = n cdot ln(1,887) torr, 1,303 = n cdot 0,632 torr, n approx 1,3030,632 torr/s
Usamos a relação da lei de velocidade:
n approx 2,06
Substituindo os valores:
Então:
Para encontrar , tomamos o logaritmo de ambos os lados:
Arredondando, .

Passo 5

Agora que temos os valores de Velocidade = k [H2]^1 [NO]^2 e Ordem global = m + n = 1 + 2 = 3 , podemos escrever a lei de velocidade da reação:
A ordem global da reação é a soma das ordens individuais:

Resposta

A lei de velocidade da reação é:
Velocidade = k [H2]^1 [NO]^2
A ordem global da reação é 3.

Exercícios relacionados