Deseja-se estudar a cinética da reação de formação do iodeto de hidrogênio em 800 K\pu{800 K} HX2(g)+IX2(g)→2 HI(g) \ce{ H2(g) + I2(g) -> 2 HI(g) } A reação é de primeira ordem em relação ao gás hidrogênio.

Em um experimento, quantidades iguais dos gases HX2\ce{H2} e IX2\ce{I2} foram misturados e a concentração de IX2\ce{I2} foi monitorada ao longo do tempo por espectroscopia.

  1. Determine a ordem da reação em relação ao IX2\ce{I2}.

  2. Determine a constante cinética da reação (para a formação do HI\ce{HI}).

  3. Determine a taxa inicial de formação de HI\ce{HI} quando a concentração de HX2\ce{H2} é 2 mol ⋅ L−1\pu{2 mol.L-1} e a de IX2\ce{I2} é 3 mol ⋅ L−1\pu{3 mol.L-1}.

Gabarito 2H.28

Como temos quantidades iguais de HX2\ce{H2} e IX2\ce{I2} a nossa lei de velocidade se torna a seguinte: vIX2=k[HX2][IX2]αv_\ce{I2} = k[\ce{H2}][\ce{I2}]^{\alpha} vIX2=k[IX2]Xα+1v_\ce{I2} = k \ce{[I2]^{\alpha+1}}

Se 1/[IX2]1/[\ce{I2}] é linear com o tempo então a reação é de 2ª ordem nessas condições, então podemos escrever α+1=2\alpha+1 = 2 α=1\alpha =1 Então a reação é de 1ª ordem em relação ao IX2\ce{I2}. .Cálculo da constante de velocidade a partir da reta: 1[IX2]=1[IX2]0+kt\frac{1}{[\ce{I2}]} = \frac{1}{[\ce{I2}]_{0}} + kt k=coef angulark = \text{coef angular} k=(160−100)L mol−1(20−0)sk = \frac{(160 - 100) \pu{L mol-1}}{(20 - 0) \pu{ s}} k=3 M−1 s−1\boxed{k = \pu{3 M-1 s-1}} Cálculo da taxa inicial de consumo de IX2\ce{I2}: vIX2=k[HX2][IX2]v_{\ce{I2}} = k[\ce{H2}][\ce{I2}] vIX2=(3 M−1 s−1)(2 M)(3 M)v_\ce{I2}=(\pu{3 M-1 s-1})(\pu{2 M})(\pu{3 M}) vIX2=18 M s−1v_{\ce{I2}}= \pu{18 M s-1} Cálculo da velocidade de formação de HI\ce{HI} a partir da estequiometria: vIX21=vHI2\frac{v_{\ce{I2}}}{1} = \frac{v_{\ce{HI}}}{2} vHI=36 M s−1\boxed{v_{\ce{HI}} = \pu{36 M s-1}}