Em uma etapa controlada da produção de compostos orgânicos, monitora-se a formação do cloreto de carbonila…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma etapa controlada da produção de compostos orgânicos, monitora-se a formação do cloreto de carbonila, COCl2(g), a partir de monóxido de carbono e cloro, conforme a reação CO(g) + Cl2(g) ? COCl2(g). Em determinada temperatura, foram realizados três experimentos, mantendo-se constantes as demais condições. Os resultados foram: experimento 1: [CO] = 0,12 mol·L?¹, [Cl2] = 0,20 mol·L?¹ e v = 0,09 mol·L?¹·s?¹; experimento 2: [CO] = 0,24 mol·L?¹, [Cl2] = 0,20 mol·L?¹ e v = 0,18 mol·L?¹·s?¹; experimento 3: [CO] = 0,24 mol·L?¹, [Cl2] = 0,40 mol·L?¹ e v = 0,72 mol·L?¹·s?¹. Com base nos dados experimentais, a expressão da lei de velocidade e o valor da constante de velocidade para a formação de COCl2(g) são, respectivamente:
- A) v = k[CO][Cl₂]²; k = 18,75 L²·mol⁻²·s⁻¹
- B) v = k[Cl₂]²; k = 2,25 L²·mol⁻²·s⁻¹
- C) v = k[CO]²[Cl₂]; k = 3,12 L²·mol⁻²·s⁻¹
- D) v = k[CO][Cl₂]; k = 3,75 L²·mol⁻²·s⁻¹
- E) v = k[CO][Cl₂]²; k = 0,56 L²·mol⁻²·s⁻¹
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Determinar a ordem em relação ao CO comparando os experimentos 1 e 2. Em ambos, [Cl2] = 0,20 mol/L, e [CO] dobra (0,12 para 0,24). A velocidade também dobra (0,09 para 0,18). Logo, a ordem em CO é 1, pois 2^x = 2 implica x = 1. Passo 2: Determinar a ordem em relação ao Cl2 comparando os experimentos 2 e 3. Nesses dois, [CO] = 0,24 mol/L é constante, e [Cl2] dobra (0,20 para 0,40). A velocidade quadruplica (0,18 para 0,72). Logo, 2^y = 4, o que dá y = 2. Passo 3: Escrever a lei de velocidade: v = k[CO][Cl2]^2. Passo 4: Calcular k com o experimento 1: 0,09 = k x 0,12 x (0,20)^2, ou seja, 0,09 = k x 0,0048, e k = 18,75 L^2 mol^-2 s^-1. Passo 5: Conferir com o experimento 2: 18,75 x 0,24 x 0,04 = 0,18, e com o experimento 3: 18,75 x 0,24 x 0,16 = 0,72. Os três experimentos são reproduzidos, e a alternativa A está correta, em concordância com o gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas. B ignora o CO, C inverte as ordens de CO e Cl2, D atribui ordem 1 ao Cl2 e E usa k calculado com dados de experimentos diferentes.
💡 Dica: Analise os dados para determinar a ordem da reação e calcule a constante de velocidade.
Alternativa por alternativa
Ao comparar os experimentos 1 e 2, a concentração de CO dobra, enquanto a de Cl₂ permanece constante. Como a velocidade também dobra, a reação é de primeira ordem em relação ao CO. Ao comparar os experimentos 2 e 3, a concentração de Cl₂ dobra, enquanto a de CO permanece constante. Como a velocidade quadruplica, a reação é de segunda ordem em relação ao Cl₂. Assim, v = k[CO][Cl₂]². Usando o experimento 2: 0,18 = k·0,24·(0,20)². Portanto, k = 0,18/0,0096 = 18,75 L²·mol⁻²·s⁻¹.
Considera que a velocidade depende apenas de [Cl2]^2, ignorando a variação de [CO] entre os experimentos 1 e 2. O k = 0,09/0,04 = 2,25 confirma que a concentração de CO foi desprezada.
Por que engana: Confundir ordem da reação com coeficientes estequiométricos e calcular k incorretamente.
Inverte as ordens: atribui ordem 2 ao CO e ordem 1 ao Cl2, provavelmente por ter lido erradamente qual reagente dobra em cada par de experimentos. Ao dobrar o CO sozinho, a velocidade deveria quadruplicar, o que não ocorre.
Supõe que a ordem de cada reagente é igual ao seu coeficiente estequiométrico (1 e 1). A ordem deve ser determinada experimentalmente, e o Cl2 apresenta ordem 2, como mostra a quadruplicação da velocidade no experimento 3.
Escreve corretamente a lei de velocidade, mas calcula k = 0,09/0,16 = 0,56 misturando dados de experimentos distintos (por exemplo, a velocidade do experimento 1 com a concentração de Cl2 do experimento 3). A constante deve ser calculada com os dados de um mesmo experimento.
Raio-X da questão
lei de velocidade reação química
avaliacao
ordem de reação química · constante de velocidade
Estude ordem de reação e cálculo da constante de velocidade.
Confundir ordem da reação com coeficientes estequiométricos e calcular k incorretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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