O seguinte mecanismo foi proposto para a reação na fase gasosa de H2 com ICl :
& H2(g)+ICl(g) HI(g)+HCl(g) & HI(g)+ICl(g) I2(g)+HCl(g)
(a) Escreva a reação global balanceada. (b) Identifique os intermediários de reação. © Observando as etapas de reação, qual etapa você espera que seja a etapa lenta? (d) Escreva a lei da velocidade para a reação global.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A questão fala sobre uma reação na fase gasosa entre H2 e ICl. A gente vai precisar entender como balancear reações, identificar intermediários, reconhecer a etapa mais lenta do mecanismo e escrever a lei da velocidade da reação. Vamos passo a passo!

Passo 2

a) Escrevendo a reação global balanceada.
Primeiro, vamos olhar para as duas etapas do mecanismo:
  1. H2 + ICl HI + HCl
  2. HI + ICl I2 + HCl
Para encontrar a reação global, vamos somar as duas etapas e cancelar o que se repete (especiais), que são os intermediários.
Somando as duas equações:
H2 + ICl + HI + ICl HI + HCl + I2 + HCl
Agora, cancelamos HI que aparece nos dois lados:
H2 + 2,ICl 2,HCl + I2

Passo 3

b) Identificando os intermediários de reação.
Intermediários são espécies que aparecem em uma etapa do mecanismo, mas não na reação global. Olhando para as etapas:
  1. H2 + ICl HI + HCl
  2. HI + ICl I2 + HCl
A molécula HI aparece nas duas etapas, mas não está na reação final. Então, HI é um intermediário.

Passo 4

c) Qual etapa é a mais lenta?
Normalmente, a etapa que forma o intermediário é a mais rápida e a etapa que consome o intermediário é a mais lenta. No nosso caso:
  1. Formação de HI e HCl.
  2. Consumo de HI para formar I2 e HCl.
A segunda etapa consome o intermediário HI, então ela é a etapa lenta.

Passo 5

d) Escrevendo a lei da velocidade para a reação global.
A lei da velocidade depende da etapa lenta do mecanismo. A etapa lenta é:
HI + ICl I2 + HCl
Mas HI é um intermediário, então precisamos expressá-lo em termos das reagentes iniciais. Da primeira etapa, sabemos que:
H2 + ICl HI + HCl
Assumindo que a primeira etapa está em equilíbrio, podemos escrever a concentração de HI em termos de H2 e ICl:
[HI] = k[H2][ICl]K
Substituindo isso na lei da velocidade da etapa lenta:
Velocidade = k'[H2][ICl]^2

Resposta

A lei da velocidade para a reação global é:
Velocidade = k[H2][ICl]^2

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