Experimento
Velocidade inicial
1
0,60
0,30
12,6
2
0,20
0,30
1,4
3
0,60
0,10
4,2
4
0,17
0,25
(a) Qual é a ordem com respeito a cada reagente; b) Escreva a lei da velocidade para a reação © Dos dados, determine o valor de
(d) use os dados para predizer a velocidade da reação para o experimento 4.
Experimento |
|
|
|
||
1 | 0,60 | 0,30 | 12,6 | ||
2 | 0,20 | 0,30 | 1,4 | ||
3 | 0,60 | 0,10 | 4,2 | ||
4 | 0,17 | 0,25 |
|
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de cinética química juntos! O enunciado nos dá dados de experimentos com concentrações de reagentes e as velocidades iniciais das reações. O conteúdo que vamos usar aqui é a lei da velocidade das reações químicas. Precisamos entender como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes para responder as perguntas (a) a (d).
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir a ordem da reação em relação a cada reagente. A ordem indica o quanto a concentração de cada reagente afeta a velocidade da reação. Para isso, comparamos experimentos que variam a concentração de um reagente enquanto mantém a outra constante.
Passo 3
Vamos analisar a ordem em relação a [A₂B]. Vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 2:
- No Experimento 1, [A₂B] = 0,60 mol/L e a velocidade = 12,6 mol/(L·s)
- No Experimento 2, [A₂B] = 0,20 mol/L e a velocidade = 1,4 mol/(L·s)
A concentração de [A₂B] caiu para 1/3 (0,20/0,60), e a velocidade caiu para 1/9 (1,4/12,6). Isso sugere que a reação é de segunda ordem em [A₂B], porque (1/3)² = 1/9.
Passo 4
Agora, vamos ver a ordem em relação a [CX₃]. Vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 3:
- No Experimento 1, [CX₃] = 0,30 mol/L e a velocidade = 12,6 mol/(L·s)
- No Experimento 3, [CX₃] = 0,10 mol/L e a velocidade = 4,2 mol/(L·s)
A concentração de [CX₃] caiu para 1/3 (0,10/0,30), e a velocidade caiu para 1/3 (4,2/12,6). Isso indica que a reação é de primeira ordem em [CX₃], porque (1/3)^1 = 1/3.
Passo 5
Com as ordens encontradas, podemos escrever a lei da velocidade. Ela tem a forma:
onde $ k $ é a constante da velocidade que precisamos determinar.
Passo 6
Para encontrar o valor de $ k $, vamos usar os dados do Experimento 1. Substituímos na lei da velocidade:
Calculando:
Passo 7
Agora, vamos usar a lei da velocidade com $ k $ encontrado para prever a velocidade do Experimento 4. As concentrações são:
- [A₂B] = 0,17 mol/L
- [CX₃] = 0,25 mol/L
Substituímos na lei:
Calculando:
Resposta
A velocidade da reação no Experimento 4 é aproximadamente $ 0,843 , mol/(L·s) $.