O peróxido de hidrogênio se decompõe em uma solução de hidróxido de sódio diluída, a
, em uma reação de primeira ordem:
(a) Qual é a fração restante depois de exatamente 100 minutos?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. A reação do peróxido de hidrogênio (H₂O₂) está ocorrendo numa solução de hidróxido de sódio (NaOH) diluída a 20°C, e essa reação segue uma cinética de primeira ordem. O que queremos descobrir aqui é qual a fração de H₂O₂ que ainda resta depois de exatamente 100 minutos de reação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que significa uma reação de primeira ordem. Em cinética química, uma reação de primeira ordem tem uma velocidade que depende apenas da concentração de um reagente. A equação que descreve essa dependência é:
Onde:
-
é a concentração inicial do reagente (neste caso, H₂O₂). -
é a concentração do reagente após o tempo . -
é a constante de velocidade da reação. -
é o tempo.
Passo 3
Nossa meta é encontrar a fração restante, que é
. Vamos rearranjar a equação para isolarmos essa fração:
Aqui, usamos a propriedade de que
.
Passo 4
Agora, substituímos
por 100 minutos na equação:
Isso nos dá a fração de H₂O₂ que permanece após 100 minutos em termos da constante de velocidade
.
Passo 5
Sem o valor da constante de velocidade
, não podemos calcular um valor numérico específico para a fração restante. Entretanto, se conhecermos ou determinarmos o valor de
, podemos substituir na equação acima para obter a fração restante.
Resposta
A fração de peróxido de hidrogênio que resta após 100 minutos é dada por:
Onde
é a constante de velocidade da reação.
Exercícios relacionados
ClO se decompõe rapidamente a temperatura ambiente de acordo com a reação a seguir.
Determine a ordem da reação e calcule a constante de velocidade a partir dos dados apresentados.
|
0,12 | 0,96 | 2,24 | 3,20 | 4,00 |
---|---|---|---|---|---|
|
8,49 | 7,10 | 5,79 | 5,20 | 4,77 |
A reação entre
e
é dada pela equação:
Com grande excesso de
. A pressão parcial do ozônio
é dada em função do tempo na tabela a seguir.
|
0 | 30 | 60 | 120 | 180 | 240 |
---|---|---|---|---|---|---|
|
1,76 | 1,04 | 0,79 | 0,52 | 0,37 | 0,29 |
A reação é de primeira ou segunda ordem em relação ao ozônio?
O resfriamento de um corpo quente até a temperatura ambiente segue, com boa aproximação, a cinética de primeira ordem. (Entretanto, nesse caso, a unidade que varia é Kelvin e não a molaridade. Isso é conhecido como lei do resfriamento, de Newton.) Se a constante de velocidade de resfriamento de um corpo é
, qual o tempo necessário para ele ir de 1000 K para 298 K ?
A reação
possui uma constante de velocidade
, quando a temperatura de reação é
. Qual é o tempo de meia-vida dessa reação, nessa temperatura, quando a concentração inicial de HI é
?