Experimento |l|l|l|l| hline Experimento & $[A2 B](mo L^-1)$ & $[CX3](mol L^-1)$ & l Velocidade inicial $(mol L^-1 s^-1)$ ?
Velocidade inicial
k
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.

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:
Velocidade = k cdot [A2B]^2 cdot [CX3]^1
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:
k
Calculando:
12,6 = k cdot (0,60)^2 cdot (0,30)
12,6 = k cdot 0,36 cdot 0,30
12,6 = k cdot 0,108

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:
k
Calculando:
Velocidade = 116,67 cdot (0,17)^2 cdot (0,25)

Resposta

A velocidade da reação no Experimento 4 é aproximadamente $ 0,843 , mol/(L·s) $.

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