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Exercícios sobre lei da velocidade para reações não elementares

Exercícios de Química

Com estes exercícios, você pode avaliar o que sabe sobre a lei da velocidade para reações não elementares e a sua ordem. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

Uma certa reação química genérica, representada pela equação abaixo:

A + 4 B → X + Y

É formada após a ocorrência de três etapas, as quais estão representadas a seguir:

Reação I: A + 2 B → C + D (etapa lenta)

Reação II: C + B → X

Reação III: D + B → Y (etapa rápida)

Qual das alternativas abaixo contém a expressão da velocidade para essa reação genérica?

a) v = k.[A]2.[B]1

b) v = k.[A]1.[B]2

c) v = k.[A]1.[B]1

d) v = k.[B]2

questão 2

Quando o dióxido de nitrogênio é colocado para reagir com o gás flúor, o composto fluoreto de nitrila é originado, segundo a equação abaixo:

2 NO2(g) + F2(g) → 2 NO2F(g)

Foram realizados alguns estudos cinéticos com essa reação, nos quais foram alteradas as concentrações molares dos reagentes, resultando em determinados valores de velocidade, como podemos observar na tabela a seguir:

Qual das alternativas abaixo contém a ordem da reação e a sua expressão da velocidade?

a) Ordem 1, v = k[NO2]1

b) Ordem 2, v = k[NO2]1[F2]1

c) Ordem 3, v = k[NO2]2[F2]1

d) Ordem 1, v = k[F2]1

questão 3

(UEMG) Uma reação química hipotética é representada pela seguinte equação:

A(g) + B(g) → C(g) + D(g)

e ocorre em duas etapas:

A(g) → E(g) + D(g) (Etapa lenta)

E(g) + B(g ) → C(g) (Etapa rápida)

A lei da velocidade da reação pode ser dada por

a) v = k.[A]1

b) v = k.[A]1.[B]1

c) v = k.[C]1.[D]1

d) v = k.[E]1.[B]1

questão 4

(UERN) No estudo cinético da reação representada por: X + Y → Z, foram encontradas as seguintes variações de concentração e velocidade em um intervalo de tempo:

 

Analisando os resultados, a expressão correta da Lei da Velocidade para essa reação é:

a) v = k.[x]2.[y]2

b) v = k.[x]3. [y]3

c) v = k.[x]3.[y] 2

d) v = k.[x]2.[y]3

respostas
Questão 1

Letra b). O exercício pede para determinarmos a expressão da velocidade da reação não elementar abaixo:

A + 4 B → X + Y

Como a velocidade de uma reação é determinada pela sua etapa lenta, para montar a expressão da velocidade, devemos utilizar:

A + 2 B → C + D (etapa lenta)

Nessa etapa, temos apenas o reagente A, e o seu coeficiente estequiométrico na equação é igual a 1. Assim, a expressão da velocidade será:

v = k.[A]1.[B]2

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Questão 2

Letra b). Para montar a expressão da velocidade presente na alternativa b, não é possível determinar a ordem de cada um dos reagentes de forma individual porque os valores das concentrações variam de um experimento para outro. Assim, é necessário analisar os experimentos aos pares:

1º Passo: Entre os experimentos 1 e 2:

  • Concentração de NO2: dobra de valor, pois passa de 0,01 para 0,02;
  • Concentração de F2: quintuplica de valor, pois passa de 0,002 para 0,01;
  • Velocidade: quadruplica de valor, pois passa de 8.10-4 para 4.10-3.

Assim, a análise deve ser:

2.[NO2].2[F2]= 4.v

4.[NO2].[F2]= 4.v

Como os valores apresentam a mesma base, logo os reagentes apresentam ordem 1.

2º Passo: Analisando outros experimentos, o resultado será o mesmo. Entre os experimentos 2 e 3:

  • Concentração de NO2: dobra de valor, pois passa de 0,005 para 0,01;
  • Concentração de F2: o valor aumenta duas vezes e meia, pois passa de 0,002 para 0,005;
  • Velocidade: quintuplica de valor, pois passa de 8.10-4 para 4.10-3.

Assim, a análise deve ser:

2.[NO2].2,5[F2]= 5.v

5.[NO2].[F2]= 5.v

Reforça-se o fato de que o que ocorre na concentração dos reagentes, ocorre com a velocidade, proporcionalmente. Portanto, ambos são de ordem 1.

3º Passo: Determinar a ordem da reação.

Para determinar a ordem da reação, basta somar a ordem do reagente NO2 com a ordem do reagente F2, o que resulta em 2.

4º Passo: Montar a expressão da velocidade.

Para montar a expressão da velocidade, basta multiplicar as concentrações dos reagentes, elevadas às suas respectivas ordens, pela constante (k):

v = k[NO2]1[F2]1

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Questão 3

Letra a). O exercício pede para determinar a expressão da velocidade da reação não elementar abaixo:

A(g) + B(g) → C(g) + D(g)

Como a velocidade de uma reação é determinada pela sua etapa lenta, para montar sua expressão da velocidade, deve-se utilizar a expressão dessa etapa:

A(g) → E(g) + D(g) (Etapa lenta)

Nessa etapa, temos apenas o reagente A, e o seu coeficiente estequiométrico na equação é igual a 1. Dessa forma, a expressão da velocidade será:

v = k.[A]1

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Questão 4

Letra d). Para montar a expressão da velocidade presente na alternativa d, devemos realizar os seguintes passos:

1º Passo: Determinar a ordem do reagente X.

Para isso, devemos escolher duas etapas em que a concentração de X sofre alteração, e que a de Y não sofra alteração. Portanto, as etapas escolhidas são a 1a e a 2a, nas quais temos as seguintes mudanças:

  • Concentração de X: dobra de valor, pois passa de 1.10-2 para 2.10-2;
  • Velocidade: quadruplica de valor, pois passa de 1.10-2 para 4.10-2.

Assim, a análise deve ser:

2.[X] = 4.v

Colocando os dois valores na mesma base:

2.[X] = 22.v

Temos que a diferença é o expoente 2 e, por isso, a ordem de X será igual a 2.

2º Passo: Determinar a ordem do reagente Y.

Para tal, devemos escolher duas etapas em que a concentração de Y sofre alteração, e que a de X não sofra alteração. As etapas escolhidas são, portanto, a 1a e a 3a, nas quais temos as seguintes mudanças:

  • Concentração de Y: dobra de valor, pois passa de 1.10-2 para 2.10-2;

  • Velocidade: octuplica de valor, pois passa de 1.10-2 para 8.10-2.

Assim, a análise deve ser:

2.[X] = 8.v

Colocando os dois valores na mesma base:

2.[X] = 23.v

Temos que a diferença é o expoente 2 e, assim, a ordem de X será igual a 3.

3º Passo: Montar a expressão da velocidade.

Para montar a expressão da velocidade, basta multiplicar as concentrações dos reagentes, elevadas às suas respectivas ordens, pela constante (k):

v = k.[x]2.[y]3

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