UnB 2019
Para aumentar a velocidade da reação de síntese do NH3(g), pode-se utilizar como catalisador pó de ferro finamente dividido. Os reagentes, N2(g) e H2(g), podem ser obtidos a partir do ar atmosférico e da reforma do metano, respectivamente. Após a reação, a lavagem do sistema com água permite separar o NH3 do N2(g) e do H2(g) remanescentes.
Devido à sua volatilidade, o NH3 é usualmente convertido em ureia (H2NCONH2) ou em nitrato de amônio (NH4NO3), o que pode ser feito por meio das reações com CO2(g) e HNO3(g), respectivamente.
A lei de velocidade para a reação de síntese do NH3(g) a partir de N2(g) e H2(g) é de ordem global 2, sendo de ordem 1 em relação a cada um dos reagentes.
Considerando as informações e condições apresentadas e assumindo comportamento ideal para todos os gases envolvidos, julgue o item.
Considere que a síntese do NH3(g) tenha sido realizada utilizando-se determinadas concentrações iniciais de N2(g) e H2(g) e que a velocidade inicial dessa reação tenha sido 1,0 · mol · L-1 · h-1 .
Nesse caso, se a reação for iniciada nas mesmas condições, mas com as concentrações de cada reagente divididas por dois, a velocidade inicial será 0,25 · mol · L-1 · h-1 .
Certo
Errado
Resolução
Resolução passo a passo
Para a reação de síntese da amônia, foi fornecida a lei de velocidade:
v = k [N2]1[H2]1
Ou seja, ordem 1 em relação a cada reagente e ordem global 2.
Situação 1 (referência)
Velocidade inicial dada: v1 = 1,0 mol L-1 h-1
[N2] = [N2]0
[H2] = [H2]0
Situação 2 (concentrações reduzidas)
[N2] = \(\frac{1}{2}[N_2]_0\)
[H2] = \(\frac{1}{2}[H_2]_0\)
Aplicando na lei de velocidade:
\[\begin{aligned} v_2 &= k\bigg(\tfrac{1}{2}[N_2]_0\bigg) \bigg(\tfrac{1}{2}[H_2]_0\bigg)\\[4pt] &= \tfrac{1}{4}\,k[N_2]_0[H_2]_0\\[4pt] &= \tfrac{1}{4}\,v_1 \end{aligned}\]
Como v1 = 1,0 mol L-1 h-1, temos:
v2 = 0,25 mol L-1 h-1
Portanto, a afirmação está correta.
Dicas
Erros Comuns
- Lei de velocidade: expressão matemática que relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes.
- Ordem de reação: soma dos expoentes das concentrações na lei de velocidade. Pode diferir dos coeficientes estequiométricos.
- Influência da concentração: Se um reagente é de ordem 1, reduzir sua concentração pela metade reduz a velocidade na mesma proporção. Para dois reagentes de ordem 1 cada, o efeito multiplicativo deve ser considerado.
