Quatro experimentos foram realizados para descobrir como a velocidade inicial de consumo de íons BrO3 ^-na reação BrO3^-(aq)+5 Br(aq)+6 H^+ (aq) rightarrow 3 Br2(aq)+3 H2 O(l) varia à medida que as concentrações dos reagentes são mudadas. Use os dados experimentais da tabela seguinte para determinar a ordem da reação em relação a cada reagente e a ordem total. Escreva a lei de velocidade para a reação e determine o valor de k.
Experimento Concentração inicial, mol.L-1 Velocidade <br> inicial (mol BrO <br> ). L^-1 cdot s^-1
BrO3^- Br^- H^+
1 0,10 0,10 0,10 1,2 times 10^-3
2 0,20 0,10 0,10 2,4 times 10^-3
3 0,10 0,30 0,10 3,5 times 10^-3

Passo 1

Beleza, vamos lá! O problema pede para a gente descobrir a ordem da reação em relação a cada reagente na reação química dada, além da ordem total. Para isso, vamos usar os dados de concentrações e velocidades iniciais dos experimentos fornecidos. Vamos precisar entender um pouco sobre cinética química e como montar a lei de velocidade usando esses dados.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa a ordem da reação. A ordem em relação a um reagente indica como a velocidade da reação depende da concentração desse reagente. A ordem total é a soma das ordens em relação a cada reagente. A lei de velocidade tem a forma geral:
Velocidade = k cdot [Rea>=nte1]^a cdot [Rea>=nte2]^b cdot [Rea>=nte3]^c
Onde:
  • é a constante de velocidade.
  • são as ordens em relação a cada reagente.

Passo 3

Vamos determinar a ordem em relação ao . Observando os Experimentos 1 e 2, onde a concentração de dobra de 0,10 para 0,20 mol.L⁻¹ e a velocidade também dobra de para mol.L���¹.s⁻¹. Isso sugere que a velocidade é diretamente proporcional à concentração de , ou seja, .

Passo 4

Agora, vamos ver a ordem em relação ao . Comparando os Experimentos 1 e 3, onde aumenta de 0,10 para 0,30 mol.L⁻¹ (triplicando) e a velocidade aumenta de para mol.L⁻¹.s⁻¹. A velocidade aumentou quase em 3 vezes, então isso indica que a ordem em relação a também é 1, ou seja, .

Passo 5

Por fim, como não tivemos variação na concentração de nos experimentos apresentados, não podemos determinar a ordem em relação a com os dados fornecidos. Vamos assumir que a ordem em relação a é zero, , já que a concentração não influencia na variação observada da velocidade.

Passo 6

Agora, somamos as ordens individuais para encontrar a ordem total da reação:
Ordem total = a + b + c = 1 + 1 + 0 = 2

Passo 7

Com todas as ordens encontradas, podemos escrever a lei de velocidade:
Velocidade = k cdot [BrO3^-]^1 cdot [Br^-]^1 cdot [H^+]^0
Simplificando:
Velocidade = k cdot [BrO3^-] cdot [Br^-]

Passo 8

Para encontrar o valor de 1,2 times 10^-3 = k cdot (0,10) cdot (0,10) , usamos um dos experimentos. Vamos usar o Experimento 1:
k = 1,2 times 10^-30,10 cdot 0,10 = 1,2 times 10^-30,01 = 0,12 , L cdot mol^-1 cdot s^-1
Resolvendo para :

Resposta

A ordem da reação é 1 em relação a Velocidade = 0,12 cdot [BrO3^-] cdot [Br^-] e 1 em relação a , com uma ordem total de 2. A lei de velocidade é:

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