UNICENTRO 2017
A Lei da velocidade de uma reação química é determinada, experimentalmente, porque, em geral, as reações ocorrem em duas ou mais etapas, e não diretamente como sugere a equação química. A reação química entre NO2(g) e CO(g) não é elementar, portanto ocorre em mais de uma etapa e tem Lei de velocidade representada pela expressão v = k[NO2]2, a 200oC.
Essas considerações e as informações da tabela permitem corretamente concluir
A velocidade da reação representada por x na tabela é igual a 4,0.10−3molL−1min−1.
O valor numérico da constante de velocidade, k, de reação é igual a 1,0mol−1Lmin−1.
A velocidade de reação se torna o dobro da inicial, ao se duplicar a concentração de NO2(g).
A etapa lenta da reação ocorre por meio da colisão entre uma molécula de NO2(g) e uma molécula de CO(g).
A molecularidade de uma reação química representa o número máximo de moléculas que colidem em cada reação elementar.
Resolução
A lei de velocidade já é fornecida: \(v = k[NO_2]^2\). Como ela só depende de \([NO_2]\), qualquer variação em \([CO]\) não interfere na velocidade inicial.
1. Determinar k a partir do Experimento 1
\[v_1 = 1,0\times10^{-3} = k\,(0{,}01)^2 = k\,(1,0\times10^{-4})\]
\[k = \frac{1,0\times10^{-3}}{1,0\times10^{-4}} = 1,0\times10^{1} = 10\;\text{L mol}^{-1}\text{min}^{-1}\]
2. Calcular a velocidade no Experimento 2
\([NO_2]_2 = 0{,}02\;\text{mol L}^{-1}\Rightarrow (0{,}02)^2 = 4,0\times10^{-4}\)
\[v_2 = k\,[NO_2]_2^{2} = 10\,(4,0\times10^{-4}) = 4,0\times10^{-3}\;\text{mol L}^{-1}\text{min}^{-1}\]
Logo, \(x = 4,0\times10^{-3}\;\text{mol L}^{-1}\text{min}^{-1}\).
Alternativa correta: A.
Dicas
Erros Comuns
- Lei de velocidade (rate law): expressão obtida experimentalmente que relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes.
- Ordem parcial: expoente da concentração de cada espécie na lei de velocidade. Aqui a ordem em relação a \(NO_2\) é 2.
- Constante de velocidade, k: depende apenas da temperatura; suas unidades variam com a ordem global.
- Reação elementar × global: a estequiometria global não determina a lei de velocidade; a etapa lenta (determinante) é que o faz.
