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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 14.1 - Ex. 51

51. Foram propostos três mecanismos para a reação N O 2 g + C O g ⟶ C O 2 g + N O g ;

  1. E t a p a   1   ⟹ N O 2 + C O ⟶ C O 2 + N O
  2. E t a p a   1   ⟹ N O 2 +   N O 2 ⟶ N O + N O 3   l e n t a

    3. E t a p a   2   ⟹ N O 3 + C O   ⟶ N O 2 + C O 2   ( r á p i d a )

  3. E t a p a   1   ⟹ N O 2 +   N O 2 ⟶ N O + N O 3     e   o   i n v e r s o   ( r á p i d a s ,   e q u i l í b r i o )

E t a p a   2   ⟹ N O 3 + C O   ⟶ N O 2 + C O 2   ( l e n t a )

Que mecanismo concorda com a seguinte lei de velocidade: Velocidade = k N O 2 2 ? Explique seu raciocínio.

Passo 1

Velocidade da reação:

A concentração em mol/L é diretamente proporcional à velocidade da reação. Essa relação entre a rapidez de uma reação e as concentrações dos reagentes é dada por uma expressão matemática que é denominada lei da velocidade da reação. A lei de velocidade de qualquer reação é dada pelo passo lento.

A + B   ⟶ C + D

v r e a ç ã o = k . A [ B ]

Onde: k = c o n s t a n t e

x β = c o n c e n t r a ç ã o   d o   e l e m e n t o   x ,   e l e v a d o   p e l a   q u a n t i d a d e   d e   m o l s   r e s p e c t i v a ( β ) .

  1. Assim, temos que:

    E t a p a   1   ⟹ N O 2 + C O ⟶ C O 2 + N O

    v r e a ç ã o = k N O 2 [ C O ]

    Passo 2

    3. E t a p a   1   ⟹ N O 2 +   N O 2 ⟶ N O + N O 3   l e n t a

    E t a p a   2   ⟹ N O 3 + C O   ⟶ N O 2 + C O 2   ( r á p i d a )

    A taxa de reação é limitada pela taxa de passo lento. Assim, a lei da velocidade será:

    v r e a ç ã o = k N O 2 2

    Passo 3

  3. E t a p a   1   ⟹ N O 2 +   N O 2 ⟶ N O + N O 3     e   o   i n v e r s o   ( r á p i d a s ,   e q u i l í b r i o )

E t a p a   2   ⟹ N O 3 + C O   ⟶ N O 2 + C O 2   ( l e n t a )

A taxa de reação é limitada pela taxa de passo lento. Assim, a lei da velocidade será:

v r e a ç ã o = k N O 3 . [ C O ]

Resposta

Dessa forma, o mecanismo indicado na opção (b) concorda com a lei de velocidade desejada.

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