A reação em fase líquida Produtos
foi estudada a , tendo sido obtidos os seguintes resultados:
Ensaio (mol/L.min)
1 0,1 10,0 10,0 25,0
2 0,2 10,0 10,0 50,0
3 0,2 20,0 10,0 50,0
4 0,2 10,0 20,0 100,0
5 0,2 0,2 0,2 1,0
Determine as ordens parciais e global a reação, bem como a constante de velocidade na temperatura da reação.

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma reação líquida onde A, B e D reagem para formar produtos. A tabela fornece diferentes condições iniciais das concentrações desses reagentes e a velocidade inicial da reação em cada ensaio. Nosso objetivo é descobrir as ordens parciais da reação em relação a cada reagente (A, B e D), a ordem global da reação e a constante de velocidade na temperatura dada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que são as ordens de reação. A ordem parcial em relação a um reagente indica como a velocidade da reação depende da concentração desse reagente. A ordem global é a soma das ordens parciais de todos os reagentes. A equação geral da velocidade para essa reação pode ser escrita como:
Onde:
  • é a constante de velocidade,
  • são as ordens parciais em relação a A, B e D, respectivamente.

Passo 3

Vamos analisar os ensaios para determinar cada ordem parcial. Primeiro, observamos a ordem em relação a A. Vamos comparar os ensaios onde apenas a concentração de A varia, enquanto as concentrações de B e D permanecem constantes.
Comparando o Ensaio 1 e 2:
  • A concentração de A dobra de 0,1 para 0,2 mol/L.
  • A velocidade inicial também dobra de 25,0 para 50,0 mol/L.min.
Isso sugere que a ordem em relação a A ( ) é 1, porque dobrar [A] dobra a velocidade.

Passo 4

Agora, vamos determinar a ordem em relação a B. Para isso, comparamos os ensaios onde apenas a concentração de B muda, mantendo as outras constantes.
Comparando o Ensaio 2 e 3:
  • A concentração de B dobra de 10,0 para 20,0 mol/L.
  • A velocidade inicial permanece a mesma, 50,0 mol/L.min.
Isso indica que a ordem em relação a B ( ) é 0, já que a variação em [B] não afeta a velocidade.

Passo 5

Por último, vamos descobrir a ordem em relação a D. Vamos comparar os ensaios onde apenas [D] varia.
Comparando o Ensaio 2 e 4:
  • A concentração de D dobra de 10,0 para 20,0 mol/L.
  • A velocidade inicial também dobra de 50,0 para 100,0 mol/L.min.
Isso sugere que a ordem em relação a D ( ) é 1, porque dobrar [D] dobra a velocidade.

Passo 6

Com as ordens parciais determinadas ( , , ), podemos calcular a ordem global da reação, que é a soma dessas ordens:

Passo 7

Agora, vamos encontrar a constante de velocidade . Podemos usar qualquer um dos ensaios para isso. Vamos usar o Ensaio 1:
Substituindo os valores do Ensaio 1:
Resolvendo para :

Resposta

A reação tem ordem parcial 1 em A, ordem parcial 0 em B e ordem parcial 1 em D. A ordem global da reação é 2 e a constante de velocidade na temperatura de 35°C é .

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.
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:— :— :— :—
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