Questão 17

ITA 2016

Química

(ITA - 2016 - 1ª Fase)

Considere a seguinte reação química e a respectiva lei de velocidade experimental:

2NO(g) + O₂(g) →2NO₂(g) , v = k[NO]² [O₂]

Para esta reação, são propostos os mecanismos reacionais I, II e III com suas etapas elementares de reação:

Dos mecanismos propostos, são consistentes com a lei de velocidade observada experimentalmente

apenas I.

apenas I e II.

apenas II.

apenas II e III.

apenas III.

Gabarito: apenas I e II.

Resolução:

Substituindo as concentrações dos intermediários por expressões com as concentrações de NO e O_2,uma correlação entre lei cinética e o mecanismo pode ser verificada:

a) $V_I = k_I . [N_2O_2]^1 . [O_2]^1$

b) $K_1 = frac{ [N_2O_2]^1}{[NO]^2} ightarrow [N_2O_2]^1 = K_1 . [NO]^2$

Substituindo (b) em (a), temos:

$V_I = k_I . (K_1 . [NO]^2) . [O_2]^1 ightarrow V_1 = k_I . K_1 . [NO]^2 . [O_2]^1$

$V_I = k_{1}^{}. [NO]^2 . [O_2]^1$

II.

d) $V_2 = k_{II} . [NO] . [NO_3]^1$

c) $K_2 = frac{[NO_3]^1}{[NO].[O_2]} ightarrow [NO_3]^1= K_2 . [NO]^1 . [O_2]^1$

Substituindo (c) em (d), temos:

$V_2 = k_{II} . [NO]^1 . (K_2[NO]^1 . [O_2]^1) ightarrow V_2 = k_{II} . K_2 . [NO]^2 . [O_2]^1$

$V_2 = k_{II}^{} . [NO]^2 . [O_2]^1$

III.

e) $V_3 = k_{III} . [N_2O_4]^1$

f) $K_3 =frac{[N_2O_4]}{[NO].[NO_3]} ightarrow [N_2O_4]= K_3 . [NO] . [NO_3]$

Substituindo (f) em (e), temos:

g) $V_3 = k_{III} . K_3 . [NO][NO_3]$

h) $K_4 = frac{[NO_3]}{[NO_2]^1[O_2]^{frac{1}{2}}} ightarrow [NO_3] = K_4[NO_2]^1 . [O_2]^{frac{1}{2}}$

Substituindo (h) em (g), temos:

$V_3 = k_{III} . K_3 . [NO] . K_4 . [NO_2]^1 . [O_2]^{frac{1}{2}} \\V_3 = k_{III} . K_3 . K_4 . [NO_2]^1. [NO]^1. [O_2]^{frac{1}{2}} \\V_3 = k^{}_{III} . [NO_2]^1. [NO]^1. [O_2]^{frac{1}{2}}$

Os mecanismos I e II tem consistência entre a lei cinética

Gabarito B.

Questão 17

ITA 2016

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