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06 - Reação Irreversivel - 06, Notas de estudo de Química

06 - Reação Irreversivel - 06

Tipologia: Notas de estudo

2011

Compartilhado em 12/09/2011

Birinha90
Birinha90 🇧🇷

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U N I V E R S I D A D E D E S Ã O P A U L O
Escola d e E n g e n h a ria d e L o r e n a E E L
P1 - Cinética Química – EI8 - 18/09/2007
_______________________________________________________________________________
Exercícios Resolvidos – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira
A reação:
2HgCl
2
+ HCOONa Hg
2
Cl
2
+ NaCl + HCl + CO
2
ocorre em fase liquida a 25
o
C. O estudo cinético é feito a partir de três experimentos com
concentrações inicias diferentes para cada um dos experimentos. Os dados encontrados neste
estudo estão na tabela abaixo.
Experimento I Experimento II Experimento III
t (min) [HgCl
2
]
(M) [HCOONa]
(M) t (min) [HgCl
2
]
(M) [HCOONa]
(M) t (min) [HgCl
2
]
(M) [HCOONa]
(M)
0 0,103 0,1734 0 0,0503 0,1734 0 0,103 1,023
3 0,068 3 0,0396 1 0,998
Qual a equação de velocidade desta reação?
Etapa 1 – Análise Estequiométrica
Como a reação ocorre em fase liquida e possui uma estequiometria, do tipo:
produtosBA + 2
e considerando
=
=
2
HgClB
HCOONaA
Tem-se então que
2
B
A
C
C
=
2
BBo
AAo
CC
CC
=
Sendo assim, os dados que faltam em cada um dos 3 experimentos é calculado:
Experimento I Experimento II Experimento III
t (min) [HgCl
2
]
(M) [HCOONa]
(M) t (min) [HgCl
2
]
(M) [HCOONa]
(M) t (min) [HgCl
2
]
(M) [HCOONa]
(M)
0 0,103 0,1734 0 0,0503 0,1734 0 0,103 1,023
3 0,068 0,1560 3 0,0396 0,1681 1 0,053 0,998
Etapa 2 – Proposta de Teste para Verificação de Provável Ordem
produtosHgClHCOONa
+
2
2
Para uma estequiometria:
produtosBA
+
2
, onde
AoBo
CC
O modelo matemático para o teste de segunda ordem é:
( )
ktMC
CC
CC
Ao
ABo
AoB
2ln =
onde
Ao
Bo
C
C
M=
O modelo matemático para o teste de terceira ordem é:
(
)
(
)
( )
ktCC
CC
CC
CC
CCCC
BAo
ABo
AoB
BBo
BBoBoAo 2
0
2ln
2=+
pf3

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Es cola de Eng enha ri a d e Lor ena – E EL

P1 - Cinética Química – EI8 - 18/09/

_______________________________________________________________________________

A reação:

2HgCl 2 + HCOONa → Hg 2 Cl 2 + NaCl + HCl + CO 2 ocorre em fase liquida a 25oC. O estudo cinético é feito a partir de três experimentos com concentrações inicias diferentes para cada um dos experimentos. Os dados encontrados neste estudo estão na tabela abaixo.

Experimento I Experimento II Experimento III t (min) [HgCl 2 ] (M)

[HCOONa] (M) t (min) [HgCl 2 ] (M)

[HCOONa] (M) t (min) [HgCl 2 ] (M)

[HCOONa] (M) 0 0,103 0,1734 0 0,0503 0,1734 0 0,103 1, 3 0,068 3 0,0396 1 0,

Qual a equação de velocidade desta reação?

Etapa 1 – Análise Estequiométrica Como a reação ocorre em fase liquida e possui uma estequiometria, do tipo:

A + 2 B → produtos e considerando

B HgCl 2

A HCOONa

Tem-se então que

B A

C

C

Bo B Ao A

C C

C C

Sendo assim, os dados que faltam em cada um dos 3 experimentos é calculado:

Experimento I Experimento II Experimento III t (min) [HgCl 2 ] (M)

[HCOONa] (M) t (min)^

[HgCl 2 ] (M)

[HCOONa] (M) t (min)^

[HgCl 2 ] (M)

[HCOONa] (M) 0 0,103 0,1734 0 0,0503 0,1734 0 0,103 1, 3 0,068 0,1560 3 0,0396 0,1681 1 0,053 0,

Etapa 2 – Proposta de Teste para Verificação de Provável Ordem

HCOONa + 2 HgCl 2 → produtos

Para uma estequiometria: A + 2 B → produtos , onde C Bo ≠ CAo

O modelo matemático para o teste de segunda ordem é:

C ( M ) kt

C C

C C

Ao Bo A

B Ao

ln = − 2 ∴ onde

Ao

Bo

C

C

M =

O modelo matemático para o teste de terceira ordem é:

( C C ) kt

C C

C C

C C

C C C C

Ao B Bo A

B Ao Bo B

Ao Bo Bo B^2

ln 20

Es cola de Eng enha ri a d e Lor ena – E EL

P1 - Cinética Química – EI8 - 18/09/

_______________________________________________________________________________

Etapa 3 – Teste para Verificação da Ordem com a escolha correta dos reagentes A e B. Definição: A = HCOONa e B = HgCl 2

Aplicando-se os modelos matemáticos de segunda e terceira ordem, tem-se que:

t (min) 3 3 1 CBo (M) 0,103 0,0503 0, CB (M) 0,068 0,0396 0, CAo (M) 0,1734 0,1734 1, CA (M) 0,156 0,1681 0,

SEGUNDA ORDEM

A ln (CBCAo/CBoCA) -0,30948 -0,20813 -0, B M 0,59400 0,29008 0, C CAo(M-2) -0,24380 -0,29650 -1, D A / C 1,26939 0,70197 0, E (^) k (n=2) 0,42313 0,23399 0,

TERCEIRA ORDEM

A ln (CBCAo/CBoCA) -0,30948 -0,20813 -0, B primeiro termo 1,21830 1,59274 17, C A + B 0,90883 1,38461 17, D (2CAo-CBo)^2 0,05944 0,08791 3, E C / D 15,29023 15,74988 4, F (^) k (n=3) 5,09674 5,24996 4,

Conclusão: Os dados se ajustam melhor a uma equação de velocidade de terceira ordem.

Portanto, a equação de velocidade desta reação é:

2

− rA = 4 , 96 CACB

Observação: O teste para verificação da ordem poderia ser feito a partir da definição errada dos reagentes A e B, ou seja: A = HgCl 2 e B = HCOONa Se isto ocorresse, a aplicação das equações dos modelos de ordem 2 e 3 conduziriam aos seguintes dados:

SEGUNDA ORDEM

A ln (CBCAo/CBoCA) 0,30948 0,20813 0, B M 1,68350 3,44732 9, C CAo(M-2) -0,03260 0,07280 0, D A / C -9,49314 2,85898 0, E k (n=2) -3,16438 0,95299 0,