Para a reação:
, foram obtidas as seguintes velocidades iniciais:
|
|
|
---|---|---|
0,127 | 0,346 |
|
0,254 | 0,346 |
|
0,254 | 0,692 |
|
(a) Escreva a equação de velocidade da reação.
(b) Calcule o valor da constante de velocidade.
© Calcule a velocidade da reação quando a concentração de e a concentração de B for 0,2
.
(b) Calcule o valor da constante de velocidade.
© Calcule a velocidade da reação quando a concentração de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre cinética química, que é a parte da química que estuda a velocidade das reações. A gente vai trabalhar com a reação:
Temos três conjuntos de dados com as concentrações iniciais de A e B, e as velocidades iniciais da reação. Nosso objetivo é:
(a) Escrever a equação de velocidade da reação.
(b) Calcular a constante de velocidade.
© Determinar a velocidade da reação para novas concentrações de A e B.
Para isso, vamos precisar usar a lei da velocidade e entender como as concentrações dos reagentes afetam a velocidade da reação.
Passo 2
(a) Escrevendo a equação de velocidade da reação
A lei da velocidade nos diz que a velocidade de uma reação depende das concentrações dos reagentes elevadas a certos expoentes. A forma geral da equação de velocidade para a reação dada é:
Aqui:
-
é a velocidade da reação. -
é a constante de velocidade. -
e são as concentrações dos reagentes A e B, respectivamente. -
e são os expoentes que indicam como cada reagente influencia a velocidade.
Nos próximos passos, vamos determinar os valores de
e
usando os dados fornecidos.
Passo 3
(a) Determinando os expoentes
e
Para encontrar
e
, vamos comparar os experimentos onde apenas uma das concentrações varia, mantendo a outra constante.
Encontrando
:
Vamos comparar o Experimento 1 e o Experimento 2, onde a concentração de A dobra e a de B permanece igual.
-
Experimento 1:
-
mol/L -
mol/L -
mol/L/s
-
-
Experimento 2:
-
mol/L (dobrou) -
mol/L -
mol/L/s
-
Usamos a relação:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Daí, fica claro que
.
Encontrando
:
Agora, vamos comparar o Experimento 2 e o Experimento 3, onde a concentração de B dobra e a de A permanece igual.
-
Experimento 2:
-
mol/L -
mol/L -
mol/L/s
-
-
Experimento 3:
-
mol/L -
mol/L (dobrou) -
mol/L/s
-
Usamos a relação:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Logo,
.
Passo 4
(b) Calculando a constante de velocidade
Agora que temos a equação de velocidade:
Podemos usar qualquer um dos três experimentos para encontrar
. Vamos usar o Experimento 1.
-
mol/L -
mol/L -
mol/L/s
Substituindo na equação:
Calculando os valores:
Isolando
:
Passo 5
© Calculando a velocidade da reação para
mol/L e
mol/L
Usando a equação de velocidade com os valores encontrados:
Substituindo:
Calculando:
Resposta
(a) A equação de velocidade da reação é
.
(b) A constante de velocidade
é aproximadamente
.
© A velocidade da reação para
mol/L e
mol/L é
.