Considere uma reação hipotética com três reagentes
e C) e um produto (D). A velocidade de formação de D foi monitorada em quantidades diferentes dos reagentes, conforme a tabela abaixo.
Experimento |
|
|
|
Velocidade de formação de D <br>
|
---|---|---|---|---|
|
x | 2 y | z | v |
|
2 x | y | z | 2 v |
|
2 x | 2 y | z | 4 v |
|
2 x | 2 y | 3 z | 108 v |
Determine a velocidade da reação em função de v se as concentrações de
e C, forem, respectivamente, iguais a:
e 2 z .
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de cinética química juntos! A gente tem uma reação com três reagentes (A, B e C) formando um produto D. A tabela mostra como a velocidade de formação de D muda com diferentes concentrações dos reagentes. Nosso objetivo é descobrir como a velocidade da reação depende dessas concentrações e, especificamente, encontrar a velocidade quando as concentrações de A, B e C são 3x, 5y e 2z, respectivamente. Para isso, vamos usar a teoria das leis de velocidade e determinar os expoentes que ligam cada reagente à velocidade da reação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a velocidade de uma reação pode ser expressa pela lei de velocidade:
Onde:
-
é a constante de velocidade, -
são os expoentes que indicam a ordem da reação em relação a cada reagente.
Nosso objetivo é encontrar os valores de
e
.
Passo 3
Vamos comparar os Experimentos 1 e 2 para descobrir o valor de
, o expoente de A. Observamos que:
- No Experimento 1,
e a velocidade é . - No Experimento 2,
e a velocidade é .
Mantemos
e
constantes entre esses dois experimentos. Então:
Resolvendo para
:
Passo 4
Agora, vamos comparar os Experimentos 2 e 3 para encontrar
, o expoente de B. Observamos que:
- No Experimento 2,
e a velocidade é . - No Experimento 3,
e a velocidade é .
Mantemos
e
constantes entre esses dois experimentos. Então:
Resolvendo para
:
Passo 5
Por fim, vamos usar os Experimentos 3 e 4 para determinar
, o expoente de C. Observamos que:
- No Experimento 3,
e a velocidade é . - No Experimento 4,
e a velocidade é .
Mantemos
e
constantes entre esses dois experimentos. Então:
Resolvendo para
:
Passo 6
Agora que temos os valores de
,
e
, podemos escrever a lei de velocidade da reação:
Sabemos pelo Experimento 1 que quando
,
e
, a velocidade é
. Então:
Passo 7
Agora, queremos encontrar a velocidade quando
,
e
. Vamos substituir esses valores na lei de velocidade:
Substituindo o valor de
que encontramos:
Resposta
A velocidade da reação para as concentrações dadas é
.
Exercícios relacionados
A equação química que representa a reação de decomposição do gás
é:
A variação da velocidade de decomposição do gás
é dada pela equação algébrica:
, em que
é a constante de velocidade desta reação, e
é a concentração, em mol/
, em cada tempo. A tabela a seguir fornece os valores de
de em função do tempo, sendo a temperatura mantida constante.
Tempo (s) |
|
---|---|
0 |
|
50 |
|
100 |
|
200 |
|
300 |
|
400 |
|
a) Determine o valor da constante de velocidade (k) desta reação de decomposição. Mostre os cálculos realizados.
.
b) Determine o tempo de meia-vida do no sistema reagente.
:
.
b) Determine o tempo de meia-vida do
Calcule, à temperatura ambiente, a razão entre as constantes de velocidade para as duas reações que tem o mesmo valor de A , mas cujos valores de
diferem de a)
. R: a) 5,4 e b)
.
Os seguintes dados de velocidade foram obtidos para a reação
:
Experimento | Concentração inicial (mmol/L) | Velocidade inicial <br> (mmol/L-s) | ||
---|---|---|---|---|
|
|
|
2,0 | |
1 | 10 | 100 | 700 | 4,0 |
2 | 20 | 100 | 300 | 16 |
3 | 20 | 200 | 200 | |
4 | 10 | 100 | 400 | 2,0 |
:—: | :—: | :—: | :—: | :—: |
5 | 4,62 | 0,177 | 12,4 |
|
a) Qual é a ordem de cada reagente e a ordem total da reação?
.
b) Escreva a lei da velocidade da reação. .
c) Determine o valor da constante de velocidade de reação. .
d) Prediga a velocidade inicial do experimento 5. .
b) Escreva a lei da velocidade da reação.
c) Determine o valor da constante de velocidade de reação.
d) Prediga a velocidade inicial do experimento 5.
Estime o pH de uma solução (a)
de
(aq) Dado: