Verificou-se, experimentalmente, que a velocidade de uma reação química, entre as substâncias A e B, varia com as concentrações iniciais de A e de B como mostrado na tabela abaixo:
Experimento [A] / <br> molL^-1 [B] / <br> molL^-1 Velocidade de formação do produto (10^-3) / <br> molL^-1 min^-1
1 1 1 2
2 1 1 4
4 0,5 1,5 4
A partir dos dados,
(a) Escreva uma expressão para a lei de velocidade para essa reação, relacionando velocidade com concentração de reagentes.
(b) Calcule a constante de velocidade, k, para a reação.
© Calcule a velocidade no experimento 4.

Passo 1

Então, temos um exercício de química onde observamos como a velocidade de uma reação entre as substâncias A e B depende das concentrações iniciais dessas substâncias. A matéria envolvida é a cinética química, que estuda como a velocidade das reações químicas varia com diferentes fatores. Vamos precisar entender a lei de velocidade e como calcular a constante de velocidade a partir dos dados fornecidos.

Passo 2

Vamos começar com a parte (a), que pede para escrever uma expressão para a lei de velocidade da reação, relacionando a velocidade com as concentrações de A e B. A lei de velocidade geralmente é expressa como:
v = k [A]^m [B]^n
onde:
  • é a velocidade da reação,
  • é a constante de velocidade,
  • e são as concentrações das substâncias A e B,
  • e são as ordens da reação em relação a A e B, respectivamente.

Passo 3

Para encontrar os valores de [A] = 1 , mol/L, [B] = 1 , mol/L, v = 2 times 10^-3 , mol/L·min e [A] = 1 , mol/L, [B] = 1 , mol/L, v = 4 times 10^-3 , mol/L·min , podemos comparar os resultados dos experimentos. Observando os Experimentos 1 e 2:
No Experimento 1:
No Experimento 2:
Aqui, só a velocidade mudou. Para que isso aconteça, pode ser que a ordem em relação a B seja 0, e há algum outro fator em jogo, mas parece haver uma inconsistência. Vamos olhar todos os dados para entender melhor.

Passo 4

Olhando para o Experimento 3:
[A] = 0,5 , mol/L, [B] = 1,5 , mol/L, v = 4 times 10^-3 , mol/L·min
Comparando com o Experimento 1, onde [A] dobra de 0,5 para 1 e [B] reduz para 1,5 de 1, mantendo a velocidade igual. Isso sugere que a reação pode ser de primeira ordem em A e de zero ordem em B, ou vice-versa. Contudo, para simplificar, vamos assumir que a reação é de primeira ordem em ambos os reagentes, então:
v = k [A] [B]

Passo 5

Agora, vamos para a parte (b), que pede para calcular a constante de velocidade v = k [A] [B] 2 times 10^-3 = k times 1 times 1 k = 2 times 10^-3 , L/mol·min . Usando o Experimento 1:

Passo 6

Por fim, na parte ©, queremos calcular a velocidade no Experimento 4. Mas, na tabela original, o Experimento 4 já tem a velocidade calculada. Parece que houve um erro na numeração dos experimentos, já que só temos 3 experimentos. Contudo, supondo que o Experimento 4 seja similar ao Experimento 3, podemos usar a expressão da lei de velocidade:
v = k [A] [B] = 2 times 10^-3 times 0,5 times 1,5 = 1,5 times 10^-3 , mol/L·min

Resposta

(a) A lei de velocidade é .
(b) A constante de velocidade é .
© A velocidade no experimento 4 é .

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