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 <br> <br> <br> 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. : .
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. .
Estime o pH de uma solução (a) de (aq) Dado: