Considere a reação elementar de decomposição do dióxido de nitrogênio gasoso: 2NOX2(g)2NO(g)+OX2(g) A reação possui energia de ativação de 110kJ⋅mol−1 e constante de velocidade 2,8⋅10−12L⋅mol−1⋅s−1 a 273K. Em um experimento, 2,5atm de dióxido de nitrogênio são adicionados em um recipiente a 500K.
Determine a contante de velocidade para a decomposição do dióxido de nitrogênio a 500K.
Determine o tempo necessário para que a pressão total do recipiente aumente para 3atm.
Gabarito 2J.16
A constante cinética é dada por: k=AeX−RTEXa Fazendo a razão entre duas constantes da mesma reação a temperaturas diferentes temos: k2k1=eX(−RTX1EXa−(−RTX2EXa)) Substituindo os valores temos: 2,8⋅10−12Lmol−1s−1k=eX(−(8,3)(500)110000−(−(8,3)(273)110000))k=0,01Lmol−1s−1 b. Cálculo da pressão total em função da quantidade de NOX2 que reagiu: inıˊcioreac¸a˜ofinal2NOX2(g)PX0−xPX0−x2NO(g)0+xxOX2(g)0+2x2xPXtotal=PXNO2+PXNO+PXO2Ptotal=PX0−x+x+2x=PX0+2x Cálculo de x para a pressão ser 3 atm: 2,5+2x=3x=1atm Cálculo da pressão de NOX2 nesse instante: PXNO2=PX0−x=2,5−1=1,5atm Cálculo da constante em atm−1s−1 a 500 K : 0,01Lmol−1s−1=0,01Lmol−1s−141atm1molL−1=2,4⋅10−4atm−1s−1 Pela constante de velocidade a cinética é de segunda ordem, então a lei de velocidade integrada é dada por: P1=PX01+kt1,5atm1=2,5atm1+(2,4⋅10−4atm−1s−1)tt=1000s