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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 78 (1º semestre) da UFG 2011

1º semestre · Química: Lei de velocidade e ordem de reação

A amônia é matéria-prima para a fabricação de fertilizantes como a ureia (\ce{CON2H4}), o sulfato de amônio [\ce{(NH4)2SO4})] e o fosfato de amônio [\ce{(NH4)3PO4}]. A reação de formação da amônia se processa em duas etapas, conforme equações químicas fornecidas abaixo.

\ce{N2_{(g)} + 2 H2_{(g)} -> N2H4_{(g)}} \quad (1) lenta

\ce{N2H4_{(g)} + H2_{(g)} -> 2 NH3_{(g)}} \quad (2) rápida

Dessa forma, a velocidade da equação global \ce{N2_{(g)} + 3 H2_{(g)} -> 2 NH3_{(g)}} é dada pela seguinte expressão:

  1. A
    v = k.[\ce{N2}].[\ce{H2}]^2
  2. B
    v = k.[\ce{NH3}]^2
  3. C
    v = k.[\ce{N2}].[\ce{H2}]^3
  4. D
    v = k.[\ce{NH3}]^2/[\ce{N2}].[\ce{H2}]^3
  5. E
    v = k.[\ce{N2H4}]/[\ce{N2}].[\ce{H2}]^2
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Resolução comentada

Quando uma reação ocorre em etapas, a velocidade global é determinada pela etapa lenta, que funciona como um "gargalo". Nas etapas elementares, os expoentes da lei de velocidade são os próprios coeficientes estequiométricos dos reagentes dessa etapa.

  1. Identificar a etapa lenta: é a equação (1), \ce{N2 + 2 H2 -> N2H4}.
  2. Escrever a lei de velocidade só com os reagentes dessa etapa, usando os coeficientes como expoentes: [\ce{N2}]^1 e [\ce{H2}]^2.
  3. Resultado:
v = k\cdot[\ce{N2}]\cdot[\ce{H2}]^2

A etapa (2) é rápida e não influencia a velocidade global. Por isso, o expoente do \ce{H2} não é 3, que viria do coeficiente da equação global. Além disso, \ce{NH3} é produto e \ce{N2H4} é intermediário, então nenhum dos dois aparece na lei de velocidade.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa C engana quem usa os coeficientes da equação global (3 para o \ce{H2}) em vez dos da etapa lenta.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bcoloca o produto \ce{NH3} na lei de velocidade, mas a velocidade depende dos reagentes da etapa lenta.
  • Cusa os coeficientes da equação global (\ce{H2}^3) em vez dos da etapa lenta.
  • Descreve uma expressão de constante de equilíbrio (produtos sobre reagentes), não uma lei de velocidade.
  • Emistura o intermediário \ce{N2H4} no numerador e os reagentes no denominador, o que não é lei de velocidade.

Assunto: Lei de velocidade e ordem de reação.

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Ver como caiu na prova Questão 78 no caderno 1ª etapa da UFG 2011

Fonte: UFG 2011 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗