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Questão 55 da Santa Casa 2024

Conhecimentos Gerais · Química: Lei de velocidade e ordem de reação

Os gases atmosféricos poluentes, resultantes da queima de combustível fóssil, realizam reações secundárias gerando diversos produtos. A reação entre dois desses gases, representada pela equação a seguir, teve a sua cinética estudada a 20\text{ }^\text{o}\text{C}.

\ce{NO2 (g) + O3 (g) -> NO3 (g) + O2 (g)}

Os dados dos experimentos desse estudo estão apresentados na tabela.

Experimento Concentração inicial
\ce{NO2}\text{ mol/L}		 Concentração inicial
\ce{O3}\text{ mol/L}		 Taxa de rapidez
da reação
\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}
1 5{,}0 \times 10^{-5} 1{,}0 \times 10^{-5} 0{,}033
2 5{,}0 \times 10^{-5} 2{,}0 \times 10^{-5} 0{,}066
3 2{,}5 \times 10^{-5} 2{,}0 \times 10^{-5} 0{,}033

Considere que a equação da rapidez dessa reação, v, seja representada pela equação:

\text{v} = \text{k } [\ce{NO2}]^\text{x} \cdot [\ce{O3}]^\text{y}

A ordem global dessa reação dada pela soma dos valores de x e y é igual a

  1. A
    3
  2. B
    1
  3. C
    \dfrac{1}{2}
  4. D
    0
  5. E
    2
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Resolução comentada

A ordem de cada reagente é o expoente da sua concentração na lei de rapidez. Para achá-lo, comparamos experimentos em que só um reagente varia.

Ordem em relação ao \ce{O3} (y): compare os experimentos 1 e 2. O [\ce{NO2}] é o mesmo (5{,}0\times10^{-5}) e o [\ce{O3}] dobra, de 1{,}0\times10^{-5} para 2{,}0\times10^{-5}.

\frac{v_2}{v_1}=\frac{0{,}066}{0{,}033}=2=\left(\frac{2{,}0}{1{,}0}\right)^y=2^y \Rightarrow y=1

Ordem em relação ao \ce{NO2} (x): compare os experimentos 2 e 3. O [\ce{O3}] é o mesmo (2{,}0\times10^{-5}) e o [\ce{NO2}] cai pela metade, de 5{,}0\times10^{-5} para 2{,}5\times10^{-5}.

\frac{v_3}{v_2}=\frac{0{,}033}{0{,}066}=\frac{1}{2}=\left(\frac{2{,}5}{5{,}0}\right)^x=\left(\frac{1}{2}\right)^x \Rightarrow x=1

Logo, a lei é v = k\,[\ce{NO2}]\,[\ce{O3}], e a ordem global é:

x+y=1+1=2

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ASoma ordens que não existem; os dois expoentes são 1, não 1 e 2.
  • BConsidera só uma das ordens (x ou y), esquecendo de somar a do outro reagente.
  • CExpoente fracionário não decorre dos dados; as razões de rapidez são 2 e 1/2, dando expoentes 1.
  • DOrdem zero seria rapidez independente das concentrações, mas a rapidez varia nos experimentos.

Assunto: Lei de velocidade e ordem de reação.

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Fonte: Santa Casa 2024 · Conhecimentos Gerais. Prova oficial ↗