Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação 2 ICl (g) +H2 (g) I2 (g) +2 HCl (g):
Experimento Concentração inicial, <br> mmol cdot L^-1 Velocidade inicial, <br> mol cdot L^-1 cdot s^-1
[ICl]0 [H2]0
1 1,5 1,5 3,7 times 10^-7
2 3,0 1,5 7,4 times 10^-7
3 3,0 4,5 22 times 10^-7
4 4,7 2,7 ?
Use os dados para predizer a velocidade de reação para o experimento 4.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde dois reagentes, ICl e H₂, reagem para formar I₂ e HCl. A tabela mostra como a concentração inicial de ICl e H₂ afeta a velocidade inicial da reação. Nosso objetivo aqui é usar esses dados para prever qual será a velocidade da reação no experimento 4.

Passo 2

Primeiro, precisamos descobrir a lei de velocidade da reação. A lei de velocidade tem a forma:
velocidade = k cdot [ICl]^m cdot [H2]^n
Onde:
  • é a constante de velocidade,
  • é a ordem da reação em relação a ICl,
  • é a ordem da reação em relação a H₂.
Vamos descobrir os valores de e usando os dados dos Experimentos 1 e 2, e depois dos Experimentos 2 e 3.

Passo 3

Primeiro, olhando para os Experimentos 1 e 2:
  • Concentração de ICl dobra de 1,5 para 3,0 mmol/L,
  • Concentração de H₂ mantém igual em 1,5 mmol/L,
  • A velocidade aumenta de para mol/L·s.
Como somente a concentração de ICl dobrou e a velocidade também dobrou, isso sugere que a reação é de primeira ordem em relação a ICl, ou seja, .

Passo 4

Agora, vamos comparar os Experimentos 2 e 3:
  • Concentração de ICl mantém igual em 3,0 mmol/L,
  • Concentração de H₂ triplica de 1,5 para 4,5 mmol/L,
  • A velocidade aumenta de para mol/L·s.
A concentração de H₂ triplicou e a velocidade aumentou aproximadamente 3 vezes. Isso indica que a reação também é de primeira ordem em relação a H₂, ou seja, .

Passo 5

Agora que sabemos que velocidade = k cdot [ICl] cdot [H2] e 3,7 times 10^-7 = k cdot 1,5 cdot 1,5 , a lei de velocidade fica:
k = 3,7 times 10^-72,25
Vamos determinar a constante de velocidade k = 1,64 times 10^-7 , mol^-1 cdot L cdot s^-1 usando os dados do Experimento 1:

Passo 6

Com a constante de velocidade conhecida, podemos prever a velocidade no Experimento 4, onde:
  • velocidade = 1,64 times 10^-7 cdot 4,7 times 10^-3 cdot 2,7 times 10^-3 ,
  • velocidade = 1,64 times 10^-7 cdot 1,269 times 10^-5 .
Primeiro, convertemos as concentrações para mol/L:
  • velocidade approx 2,08 times 10^-12 , mol/L cdot s ,
  • .
Agora, aplicamos na lei de velocidade:

Resposta

A velocidade de reação para o experimento 4 é aproximadamente .

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