Uma reação química hipotética é representada pela seguinte equação: A(g) + B(g) → C(g) + D(g). E ocorre em duas etapas: A(g) → E(g) + D(g) (Etapa lenta) E(g) + B(g) → C(g) (Etapa rápida). A lei da velocidade da reação pode ser dada por:
a) v = k.[E]1.[B]1
b) v = k.[A]1.[B]1
c) v = k.[C]1.[D]1.
a) v = k.[E]1.[B]1
b) v = k.[A]1.[B]1
c) v = k.[C]1.[D]1.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre uma reação química que acontece em duas etapas. Precisamos descobrir qual é a lei da velocidade dessa reação. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química, especialmente sobre como a etapa mais lenta (chamada de etapa determinante da velocidade) influencia a velocidade total da reação.
Passo 2
Primeiro, observamos a reação global:
Ela ocorre em duas etapas:
1. Etapa lenta (determinante da velocidade):
- Etapa rápida:
Passo 3
A legislação da velocidade é geralmente determinada pela etapa mais lenta da reação, que nesse caso é a primeira etapa. A lei da velocidade para essa etapa pode ser escrita como:
Aqui, $ k $ é a constante de velocidade.
Passo 4
Entretanto, como a espécie $ E(g) $ é um intermediário (ela é produzida na primeira etapa e consumida na segunda), precisamos expressar sua concentração em termos dos reagentes iniciais para obter a lei da velocidade geral.
Assumimos que a concentração de $ E $ permanece constante (aproximação do estado estacionário), então podemos relacionar as concentrações usando as duas etapas.
Passo 5
A partir da primeira etapa, a taxa de formação de $ E $ é igual à taxa de consumo de $ A $:
Já na segunda etapa, a taxa de consumo de $ E $ é:
Como $ \frac{d[E]}{dt} = 0 $ no estado estacionário:
Passo 6
Substituímos $ [E] $ na expressão da velocidade:
Passo 7
Portanto, a lei da velocidade depende diretamente das concentrações de $ A $ e $ B $, resultando em:
Resposta
A lei da velocidade é:
Alternativa b)