Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação
(g)
(g)
(g)
(g):
Experimento | Concentração inicial, <br>
|
Velocidade inicial, <br>
|
|
---|---|---|---|
|
|
||
1 | 1,5 | 1,5 |
|
2 | 3,0 | 1,5 |
|
3 | 3,0 | 4,5 |
|
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:
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
e
, a lei de velocidade fica:
Vamos determinar a constante de velocidade
usando os dados do Experimento 1:
Passo 6
Com a constante de velocidade conhecida, podemos prever a velocidade no Experimento 4, onde:
-
, -
.
Primeiro, convertemos as concentrações para mol/L:
-
, -
.
Agora, aplicamos na lei de velocidade:
Resposta
A velocidade de reação para o experimento 4 é aproximadamente
.