A reação: 2 I^-(aq)+S2 O8 ^2-(aq) I2(g)+2 SO4 ^2-(aq), foi estudada a 25^circ C. Os seguintes resultados foram obtidos:
Experimento [S2 O8 ^2-]0(mol / L) [I-]0(mol / L) Veloc. Inicial <br> (mol/L.s)
1 0,04 0,08 12,5 times 10^-6
2 0,04 0,04 6,25 times 10^-6
3 0,02 0,08 6,25 times 10^-6
4 0,04 0,032 5,0 times 10^-6
5 0,03 0,06 7,0 times 10^-6
Com base nesses dados, indique a ordem desta reação e sua constante de velocidade.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de cinética química juntos! A gente vai analisar como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes. Para isso, vamos usar o conceito de ordem de reação e calcular a constante de velocidade. Precisaremos comparar os resultados dos experimentos para descobrir como cada reagente influencia na velocidade.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa a ordem de reação. A ordem indica como a velocidade da reação depende da concentração de cada reagente. Se a velocidade dobra quando a concentração de um reagente dobra, essa reação é de primeira ordem em relação a esse reagente.

Passo 3

Agora, vamos comparar os Experimentos 1 e 2. Nesses dois, a concentração de S2O8^2- permanece constante em 0,04,mol/L. O que muda é a concentração de I^-:
  • Experimento 1: [I^-]0 = 0,08,mol/L, Velocidade Inicial = 12,5 times 10^-6,mol/Ls
  • Experimento 2: [I^-]0 = 0,04,mol/L, Velocidade Inicial = 6,25 times 10^-6,mol/Ls
Quando a concentração de I^- é reduzida pela metade (de 0,08 para 0,04), a velocidade também reduz pela metade. Isso indica que a reação é primeira ordem em relação a I^-.

Passo 4

Agora, vamos comparar os Experimentos 1 e 3. Nesses, a concentração de I^- permanece constante em 0,08,mol/L. O que muda é a concentração de S2O8^2-:
  • Experimento 1: [S2O8^2-]0 = 0,04,mol/L, Velocidade Inicial = 12,5 times 10^-6,mol/Ls
  • Experimento 3: [S2O8^2-]0 = 0,02,mol/L, Velocidade Inicial = 6,25 times 10^-6,mol/Ls
Aqui, quando a concentração de S2O8^2- é reduzida pela metade (de 0,04 para 0,02), a velocidade também reduz pela metade. Isso mostra que a reação é primeira ordem em relação a S2O8^2-.

Passo 5

Com essas informações, podemos escrever a lei de velocidade da reação. Já que a reação é primeira ordem em ambos os reagentes, a lei de velocidade fica:
Velocidade = k cdot [S2O8^2-] cdot [I^-]
Aqui, k é a constante de velocidade que precisamos encontrar.

Passo 6

Vamos calcular k usando os dados do Experimento 1:
k = Velocidade[S2O8^2-] cdot [I^-] = 12,5 times 10^-6,mol/Ls0,04,mol/L times 0,08,mol/L
k = 12,5 times 10^-60,0032 = 0,00390625,L/mols
Arredondando, temos:
k approx 0,00391,L/mols

Resposta

A reação é de primeira ordem em relação a S2O8^2- e de primeira ordem em relação a I^-. Portanto, a ordem total da reação é segunda ordem. A constante de velocidade da reação é aproximadamente k = 0,00391,L/mols.

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