A reação foi estudada e forneceu os seguintes resultados:
Experimento Velocidade
1 0,060 0,030 0,02480
2 0,020 0,030 0,00276
3 0,020 0,090 0,00828
b. Calcule o valor da constante de velocidade.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o enunciado está nos pedindo. Temos uma reação química com algumas concentrações iniciais de reagentes e as velocidades de reação medidas em diferentes experimentos. Nosso objetivo aqui é calcular a constante de velocidade dessa reação.
Matéria envolvida: Cinética Química, especificamente a Lei da Velocidade das Reações.
O que vamos precisar:
  • Entender a Lei da Velacidade.
  • Usar os dados fornecidos para determinar a ordem da reação em relação a cada reagente.
  • Calcular a constante de velocidade usando a equação da velocidade.

Passo 2

Vamos lembrar que a Lei da Velocidade para uma reação geral:
pode ser expressa como:
Onde:
  • é a constante de velocidade.
  • e são as concentrações dos reagentes.
  • e são as ordens da reação em relação a cada reagente.
No nosso caso, a reação é:
Então, a Lei da Velocidade será:

Passo 3

Agora, vamos usar os dados dos experimentos para determinar os valores de e , as ordens da reação em relação a cada reagente.
Vamos comparar Experimento 1 e Experimento 2:
  • Experimento 1:
    • Velocidade = 0,02480 mol/(L·s)
  • Experimento 2:
    • Velocidade = 0,00276 mol/(L·s)
Observamos que a concentração de foi reduzida de 0,060 para 0,020 mol/L (ou seja, multiplicada por 1/3), enquanto a concentração de permaneceu a mesma. A velocidade da reação também diminuiu de 0,02480 para 0,00276 mol/(L·s).
Podemos escrever a relação:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Como , temos:
Tomando logaritmo dos dois lados:
Calculando:
Então, a ordem da reação em relação a é 2.

Passo 4

Agora, vamos determinar a ordem da reação em relação a usando os Experimentos 2 e 3.
  • Experimento 2:
    • Velocidade = 0,00276 mol/(L·s)
  • Experimento 3:
    • Velocidade = 0,00828 mol/(L·s)
Aqui, a concentração de permanece a mesma, enquanto a de triplica. A velocidade da reação também aumenta de 0,00276 para 0,00828 mol/(L·s).
Usamos a relação da Lei da Velocidade:
Substituindo:
Simplificando:
Como , temos:
Isso implica que . Portanto, a ordem da reação em relação a é 1.

Passo 5

Agora que sabemos que a reação é de segunda ordem em e primeira ordem em , podemos escrever a Lei da Velocidade completa:
Para encontrar a constante de velocidade , podemos usar qualquer um dos experimentos. Vamos usar o Experimento 1:
Substituindo os valores:
Calculando:
Agora, isolamos :

Resposta

A constante de velocidade é aproximadamente .

Exercícios relacionados

Para o processo elementar , a energia de ativação e total são e , respectivamente. Esboce o perfil de energia para essa reação e indique e . Qual é a energia de ativação para a reação inversa?
A reação foi estudada e forneceu os seguintes resultados:
Experimento Velocidade
1 0,060 0,030 0,02480
2 0,020 0,030 0,00276
3 0,020 0,090 0,00828
a. Determine a lei da velocidade.
A partir das fórmulas moleculares fornecidas abaixo, monte todas as estruturas possiveis, com seus respectivos nomes.
  • Lembre-se que as cadeias podem ser normais ou ramificadas, abertas ou fechadas, saturadas ou insaturadas, homogêneas ou heterogêneas. O Carbono pode fazer ligação simples, dupla ou tripla.
  • Confira os números de hidrogênios na estrutura com aqueles fornecidos na fórmula molecular.
  • Resolver no caderno em duplas. Cada um deve ter as estruturas em seu caderno.
    - Montar todas as estruturas possiveis.
A partir das fórmulas moleculares fornecidas abaixo, monte todas as estruturas possiveis, com seus respectivos nomes.
  • Lembre-se que as cadeias podem ser normais ou ramificadas, abertas ou fechadas, saturadas ou insaturadas, homogêneas ou heterogêneas. O Carbono pode fazer ligação simples, dupla ou tripla.
  • Confira os números de hidrogênios na estrutura com aqueles fornecidos na fórmula molecular.
  • Resolver no caderno em duplas. Cada um deve ter as estruturas em seu caderno.
    - Montar todas as estruturas possíveis.