Questão 7

IME 2014

Química

[IME- 2014/2015 - 2ª fase]

Estudos cinéticos demonstram que a reação $4A+B+C ightarrow 2F$ ocorre em três etapas, segundo o mecanismo a seguir.

$egin{matrix} Etapa1: A+B+C ightarrow 2F (lenta);\ Etapa2: 2F+A ightarrow 2G (rapida);\ Etapa3: G+A ightarrow D+E (rapida); end{matrix}$

Os dados cinéticos de quatro experimentos conduzidos à mesma temperatura são apresentados na Tabela 1.

Determine:

a) a equação da velocidade da reação;

b) a ordem global da reação;

c) o valor da constante de velocidade.

Gabarito:

Resolução:

a) De 1 para 2 vemos que a concentração de B caiu um terço e com isso a velocidade caiu um terço também. Dessa forma podemos dizer que a ordem de B na reação é 1.

De 1 para 3 vemos que a concentração de C aumentou um quarto, e com isso a velocidade aumentou um quarto também. Dessa forma, podemos dizer que ordem de C na reação é 1.

Já para A, temos (de 1 para 4):

Variação da concentração de A = Variação da velocidade:

${left ( frac{9}{3} ight )}^x={left ( frac{90}{3} ight )}$

${3}^x={30}$

Aplicando logaritmo dos dois lados:

$log({3}^x)=log({30})$

$xcdot log({3})=log({30})$

$x=frac{log({30})}{log({3})}$

$x=frac{log({3}cdot10) }{log({3})}$

$x=frac{log({3})+log(10) }{log({3})}=frac{0,5+1,0}{0,5}=3$

Com isso temos:

$V=k[A]^3[B]^1[C]^1$

b) A ordem da reação é a soma dos expoentes: 3 + 1 + 1 = 5.
Com isso a ordem de reação é 5

c) $V=k[A]^3[B]^1[C]^1$

$frac{1}{V}=frac{1}{k[A]^3[B]^1[C]^1}$

${k}=frac{V}{[A]^3[B]^1[C]^1}$

Substituindo os dados do experimento 4:

${k}=frac{3}{(3)^3(3)^1(3)^1}$

${k}=frac{3}{27cdot (3)cdot (3)}=0,012$

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