1. 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
    ?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química:
2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g)
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:
Ordem global = 1 (NO) + 1 (H2) = 2

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:
Velocidade = k [NO]^m [H2]^n
Onde $ m $ e $ n $ são as ordens em relação a cada reagente, que encontramos serem 1 cada. Então, substituindo:
m
n

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:
k
Velocidade = k [NO][H2]
1,23 times 10^-3 = k times 0,10 times 0,10
1,23 times 10^-3 = k times 0,01
k = 1,23 times 10^-30,01

Passo 9

Agora, usamos esse $ k $ para encontrar a velocidade no Experimento 4:
k
Velocidade = 0,123 times [NO] times [H2]
Velocidade = 0,123 times 0,04 times 0,001
Velocidade = 0,123 times 4 times 10^-5

Resposta

A velocidade inicial do experimento 4 é $ 4,92 \times 10^{-6} , L mol^{-1} s^{-1} $.

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