O quadro abaixo apresenta os dados experimentais obtidos para a decomposição de um reagente A em 35^circ C :
Experimento [A]m o l d m^-3 (-d[A]d t)m o l d m^- 3 s^- 1
1 0,15 0,05
2 0,30 0,10
3 0,60 0,20
Determine a ordem da reação. Calcule a constante de velocidade e, então, a velocidade de decomposição de A, quando [A]=0,45 mol dm ^-3.

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está pedindo e identificar o conteúdo que vamos utilizar. Temos dados experimentais sobre a decomposição de um reagente a . Precisamos determinar a ordem da reação, calcular a constante de velocidade e, finalmente, encontrar a velocidade de decomposição de quando a concentração .
Para resolver isso, vamos usar conceitos de cinética química, especificamente a Lei da Velocidade das reações e o cálculo da ordem da reação.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender a relação entre a concentração de v = k [A]^n e a taxa de decomposição. A Lei da Velocidade geral para uma reação pode ser escrita como:
Onde:
  • é a velocidade da reação,
  • é a constante de velocidade,
  • é a concentração do reagente ,
  • é a ordem da reação em relação a .
Nos dados fornecidos, temos valores de e a respectiva velocidade .

Passo 3

Para encontrar a ordem da reação , podemos comparar os experimentos e observar como a velocidade muda com a concentração .
Vamos olhar os experimentos 1 e 2:
  • Experimento 1: ,
  • Experimento 2: ,
Observamos que, ao dobrar a concentração de (de 0,15 para 0,30), a velocidade também dobrou (de 0,05 para 0,10). Isso sugere que a velocidade é diretamente proporcional à concentração de , indicando que a reação é de primeira ordem ( ).

Passo 4

Agora que sabemos que a reação é de primeira ordem ( v = k [A]^n 0,05 = k (0,15)^1 k = 0,050,15 k = 13 k approx 0,333 dm^3mol^-1s^-1 ), podemos usar qualquer um dos experimentos para calcular a constante de velocidade . Vamos usar o Experimento 1:
Então, a constante de velocidade é aproximadamente .

Passo 5

Por fim, queremos encontrar a velocidade de decomposição de v = k [A]^n v = 0,333 times (0,45)^1 v = 0,333 times 0,45 v approx 0,15 moldm^-3 s^-1 quando . Usaremos a Lei da Velocidade com a ordem da reação e a constante que calculamos:

Resposta

A reação é de primeira ordem. A constante de velocidade é aproximadamente . Quando a concentração de é , a velocidade de decomposição de é .

Exercícios relacionados

Em uma reação de primeira ordem o gráfico de log (concentração do reagente) em função do tempo foi linear (uma reta) com inclinação negativa approx 0,50 times 10^4 s^-1. Determine a constante de velocidade e o tempo de meia-vida da reação. OBS.: ln x=2,303 times log x.
Escreva as equações diferenciais das reações abaixo:
(a) A+3 B 4 C
(b) A+2 B C+3 D
© 3 A+B+2 C D+3 E
A 310^circ C a decomposição térmica da arsina ocorre de acordo com a reação química
2 AsH3(g) 2 As(s)+3 H2(g)
A essa temperatura foram obtidos os dados apresentados no quadro abaixo:
Tempo/h 0,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
[A s H3]1 0^-2 m o l d m^-3 2,16 1,64 1,51 1,37 1,26 1,15 1,05
(a) Qual é a ordem da reação; (b) calcule a constante de velocidade.
A lei de velocidade para a reação
N2 O2(g) 2 NO(g)
é de primeira ordem na concentração de N2 O2(g). Obtenha uma expressão que descreva o comportamento da concentração do produto, [N O], em função do tempo.