O quadro abaixo apresenta os dados experimentais obtidos para a decomposição de um reagente
em
:
Experimento |
|
|
---|---|---|
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
, quando
.
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
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 (
), 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
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
(concentração do reagente) em função do tempo foi linear (uma reta) com inclinação negativa
. Determine a constante de velocidade e o tempo de meia-vida da reação. OBS.:
.
Escreva as equações diferenciais das reações abaixo:
(a)
(b)
©
(a)
(b)
©
A
a decomposição térmica da arsina ocorre de acordo com a reação química
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 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
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
é de primeira ordem na concentração de
. Obtenha uma expressão que descreva o comportamento da concentração do produto,
, em função do tempo.