- Os seguintes dados foram obtidos para a reação do óxido nítrico com hidrogênio:
2NO(g) + 2H₂(g) → N₂(g) + 2H₂O(g)
Experimento
1
2
3
4
[NO]
0,10
0,10
0,20
0,04
[H₂]
0,10
0,20
0,10
0,001
a) DETERMINE a ordem de reação de cada reagente e a ordem global da reação.
b) ESCREVA a lei de velocidade da reação.
c) CALCULE a velocidade inicial do experimento 4.
Velocidade inicial
1,23.10-³
2,46.10-3
4,92.10-3
?
2NO(g) + 2H₂(g) → N₂(g) + 2H₂O(g)
Experimento
1
2
3
4
[NO]
0,10
0,10
0,20
0,04
[H₂]
0,10
0,20
0,10
0,001
a) DETERMINE a ordem de reação de cada reagente e a ordem global da reação.
b) ESCREVA a lei de velocidade da reação.
c) CALCULE a velocidade inicial do experimento 4.
Velocidade inicial
1,23.10-³
2,46.10-3
4,92.10-3
?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química:
E temos 4 experimentos com diferentes concentrações de NO e H₂. A gente precisa descobrir:
a) A ordem de reação para cada reagente e a ordem geral da reação.
b) Escrever a lei de velocidade da reação.
c) Calcular a velocidade inicial do experimento 4.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de cinética química, que estuda como as concentrações mudam com o tempo e como a velocidade da reação depende dessas concentrações.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa “ordem de reação”. A ordem indica como a velocidade da reação depende da concentração de cada reagente. Por exemplo, se a velocidade aumenta duas vezes quando a concentração de um reagente dobra, a ordem em relação a esse reagente é 1.
Vamos comparar os experimentos para descobrir isso.
Passo 3
Vamos olhar para o reagente NO. Vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 2, onde a concentração de H₂ dobrou (de 0,10 para 0,20), mas a concentração de NO ficou a mesma (0,10). A velocidade dobrou de 1,23×10⁻³ para 2,46×10⁻³.
Isso sugere que a velocidade é proporcional à concentração de H₂, ou seja, a ordem em relação a H₂ é 1.
Passo 4
Agora, vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 3, onde a concentração de NO dobrou (de 0,10 para 0,20), mas a concentração de H₂ ficou a mesma (0,10). A velocidade dobrou de 1,23×10⁻³ para 2,46×10⁻³.
Isso indica que a ordem em relação a NO também é 1.
Passo 5
Com isso, temos que a ordem de cada reagente é 1. A ordem global da reação é a soma das ordens individuais:
Passo 6
Então, para a parte a):
- Ordem em relação a NO: 1
- Ordem em relação a H₂: 1
- Ordem global da reação: 2
Passo 7
Agora, vamos para a parte b). A lei de velocidade geral para uma reação é dada por:
Onde $ m $ e $ n $ são as ordens em relação a cada reagente, que encontramos serem 1 cada. Então, substituindo:
Passo 8
Finalmente, para a parte c), precisamos calcular a velocidade inicial do experimento 4. Primeiro, precisamos encontrar o valor de $ k $ usando qualquer dos experimentos anteriores. Vamos usar o Experimento 1:
Passo 9
Agora, usamos esse $ k $ para encontrar a velocidade no Experimento 4:
Resposta
A velocidade inicial do experimento 4 é $ 4,92 \times 10^{-6} , L mol^{-1} s^{-1} $.