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:

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Prediga os sinais de , de , e de para a combustão do gás de hidrogênio a .
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?