Considere a reação descrita por: NO
Produtos
Utilizando os dados de velocidade inicial obtidos a 298,15 K tabelados abaixo, responda:
Utilizando os dados de velocidade inicial obtidos a 298,15 K tabelados abaixo, responda:
Experimento |
|
|
|
---|---|---|---|
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:
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 (
). Para isso, comparamos os experimentos onde a concentração de NO permanece constante, mas a concentração de H₂ varia. Observando os dados:
- Experimento 3:
torr, torr, torr/s - Experimento 4:
torr, torr, torr/s
Usamos a relação da lei de velocidade:
Substituindo os valores:
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 (
). Para isso, comparamos os experimentos onde a concentração de H₂ permanece constante, mas a concentração de NO varia. Observando os dados:
- Experimento 1:
torr, torr, torr/s - Experimento 2:
torr, torr, torr/s
Usamos a relação da lei de velocidade:
Substituindo os valores:
Então:
Para encontrar
, tomamos o logaritmo de ambos os lados:
Arredondando,
.
Passo 5
Agora que temos os valores de
e
, 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:
A ordem global da reação é 3.