Quatro experimentos foram realizados para descobrir como a velocidade inicial de consumo de íons
na reação
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> ).
|
||
---|---|---|---|---|
|
|
|
||
1 | 0,10 | 0,10 | 0,10 |
|
2 | 0,20 | 0,10 | 0,10 |
|
3 | 0,10 | 0,30 | 0,10 |
|
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:
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:
Passo 7
Com todas as ordens encontradas, podemos escrever a lei de velocidade:
Simplificando:
Passo 8
Para encontrar o valor de
, usamos um dos experimentos. Vamos usar o Experimento 1:
Resolvendo para
:
Resposta
A ordem da reação é 1 em relação a
e 1 em relação a
, com uma ordem total de 2. A lei de velocidade é: