O gás altamente tóxico cloreto de carbonila,
(fosgênio), é usado para sintetizar vários compostos orgânicos. Use os dados abaixo para escrever a lei de velocidade e determinar o valor de k para a reação usada na produção deste gás
a uma certa temperatura:
Experimento | Conc. Inicial / mol L-1 | Vel. Inicial /
|
|
---|---|---|---|
CO |
|
||
1 | 0,12 | 0,20 | 0,121 |
2 | 0,24 | 0,20 | 0,241 |
3 | 0,24 | 0,40 | 0,682 |
Passo 1
Beleza, vamos por partes! A gente tem uma reação química onde monóxido de carbono (
) reage com cloro (
) para formar fosgênio (
). A questão pede para a gente descobrir a lei de velocidade dessa reação e calcular a constante de velocidade (
). Para isso, vamos usar os dados fornecidos sobre as concentrações iniciais dos reagentes e as velocidades iniciais da reação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a lei de velocidade. A lei de velocidade de uma reação diz como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes. Geralmente, ela tem a forma:
Onde:
-
é a constante de velocidade, -
e são as concentrações dos reagentes, -
e são as ordens da reação em relação a cada reagente.
Nosso objetivo é encontrar os valores de
,
e
.
Passo 3
Vamos começar determinando a ordem da reação em relação ao
. Para isso, comparamos os experimentos onde a concentração de
permanece constante e vemos como a velocidade muda com a concentração de
.
Comparando o Experimento 1 e o Experimento 2:
-
dobra de 0,12 para 0,24 mol/L, -
também dobra de 0,121 para 0,241 mol L s .
Isso sugere que a velocidade é diretamente proporcional a
. Portanto, a ordem em relação ao
(
) é 1.
Passo 4
Agora, vamos determinar a ordem da reação em relação ao
. Vamos comparar os experimentos 2 e 3, onde a concentração de
permanece constante e vemos como a velocidade muda com a concentração de
.
Comparando o Experimento 2 e o Experimento 3:
-
dobra de 0,20 para 0,40 mol/L, - A velocidade aumenta de 0,241 para 0,682 mol L
s .
Vamos calcular a razão das velocidades:
E a razão das concentrações de
:
Sabemos que:
Então:
Para encontrar
, usamos logaritmo:
Arredondando,
é aproximadamente 1,5.
Passo 5
Agora que temos as ordens das reações, podemos escrever a lei de velocidade:
Ou simplificando:
Passo 6
Para determinar o valor da constante de velocidade (
), vamos usar um dos experimentos. Vamos usar o Experimento 1:
Substituindo na lei de velocidade:
Primeiro, calculamos
:
Agora:
Então:
Resposta
A lei de velocidade da reação é:
Exercícios relacionados
Prediga os sinais de
, de
, e de
para a combustão do gás de hidrogênio a
.
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
O acetato de fenila, um éster, reage com a água para formar ácido acético e fenol. Os dados na tabela foram coletados para esta reação a
.
Tempo / s | [Acetato de fenila]
|
---|---|
0 | 0,55 |
15 | 0,42 |
30 | 0,31 |
45 | 0,23 |
60 | 0,17 |
75 | 0,12 |
90 | 0,085 |
(a) Represente em um gráfico a concentração de acetato de fenila em função do tempo e descreva o formato da curva observada.
A reação
se processa em fase gasosa e é de ordem zero. Partindo de 10 atm de
puro, depois de 2 minutos a pressão total é de
. Qual o tempo necessário para que a pressão total seja de 22 atm?