22.14.12: Capítulo 12

1.

A taxa instantânea é a taxa de uma reação em qualquer momento específico, um período de tempo tão curto que as concentrações de reagentes e produtos mudam em uma quantidade insignificante. A taxa inicial é a taxa instantânea de reação quando ela começa (quando o produto começa a se formar). A taxa média é a média das taxas instantâneas em um período de tempo.

3.

$\text{avaliar}=+\frac{1}{2}\frac{\text{Δ}[{\text{CIF}}_3]}{\text{Δ}t}=-\frac{\text{Δ}[{\text{Cl}}_2]}{\text{Δ}t}=-\frac{1}{3}\frac{\text{Δ}[{\text{F}}_2]}{\text{Δ}t}$

5.

(a) taxa média, 0 − 10 s = 0,0375 mol L ⁻¹ s ⁻¹; taxa média, 10 − 20 s = 0,0265 mol L ⁻¹ s ⁻¹; (b) taxa instantânea, 15 s = 0,023 mol L ⁻¹ s ⁻¹; (c) taxa média para formação B = 0,0188 mol L ⁻¹ s ⁻¹; taxa instantânea para formação de B = 0,012 mol L ⁻¹ s ⁻¹

7.

Uma maior molaridade aumenta a taxa da reação. A temperatura mais alta aumenta a taxa da reação. Pedaços menores de magnésio metálico reagirão mais rapidamente do que pedaços maiores porque existe uma superfície mais reativa.

9.

(a) Dependendo do ângulo selecionado, o átomo pode levar muito tempo para colidir com a molécula e, quando ocorre uma colisão, pode não resultar na quebra da ligação e na formação da outra. (b) As partículas do reagente devem entrar em contato umas com as outras antes que possam reagir.

11.

(a) muito lento; (b) À medida que a temperatura aumenta, a reação prossegue em um ritmo mais rápido. A quantidade de reagentes diminui e a quantidade de produtos aumenta. Depois de um tempo, há uma quantidade aproximadamente igual de BC, AB e C na mistura e um leve excesso de A.

13.

(a) 2; (b) 1

15.

(a) O processo reduz a taxa em um fator de 4. (b) Como o CO não aparece na lei de taxas, a taxa não é afetada.

17.

4.3$\times$10 ⁻⁵ mol/L/s

19.

7.9$\times$10 ⁻¹³ mol/L/ano

21.

taxa = k; k = 2,0$\times$10 ⁻² mol L ⁻¹ h ⁻¹ (cerca de 0,9 g L ⁻¹ h ⁻¹ para o homem médio); A reação é de ordem zero.

23.

taxa = k [NoCl] ²; k = 8,0$\times$10 ⁻⁸ L/mol/h; segunda ordem

25.

taxa = k [NO] ² [Cl ₂]; k = 9,1 L ² mol ⁻² h ⁻¹; segunda ordem em NO; primeira ordem em Cl ₂

27.

(a) A lei da taxa é de segunda ordem em A e é escrita como taxa = k [A] ². (b) k = 7,88$\times$10 ⁻³ L mol ⁻¹ s ⁻¹

29.

(a) 2,5$\times$10 ⁻⁴ mol/L/min

31.

taxa = k [I ⁻] [OCl ⁻]; k = 6,1$\times$10 ⁻² L mol ⁻¹ s ⁻¹

33.

Traçar um gráfico de ln [SO ₂ Cl ₂] versus t revela uma tendência linear; portanto, sabemos que essa é uma reação de primeira ordem:

k = 2,20$\times$10 ^—5 s ⁻¹

34.

O gráfico é bem linear, então a reação é de segunda ordem. k = 50,1 L mol ⁻¹ h ⁻¹

36.

14,3 d

38.

8.3$\times$10 ⁷ s

40.

0,826 s

42.

A reação é de primeira ordem. k = 1,0$\times$10 ⁷ L mol ⁻¹ min ⁻¹

44.

1,16 × 10 ³ s; 20% permanecem

46.

252 dias

48.

[A] 0 (M)	k$\times$10 (^3 s ^−1)
4,88	2,45
3,52	2,51
2,29	2,53
1,81	2,58
5.33	2,36
4,05	2,47
2,95	2,48
1,72	2,43

50.

Os reagentes podem estar se movendo muito lentamente para ter energia cinética suficiente para exceder a energia de ativação da reação, ou a orientação das moléculas quando elas colidem pode impedir que a reação ocorra.

52.

A energia de ativação é a quantidade mínima de energia necessária para formar o complexo ativado em uma reação. Geralmente é expressa como a energia necessária para formar um mol de complexo ativado.

54.

Depois de encontrar k em várias temperaturas diferentes, um gráfico de ln k versus$\frac{1}{T},$dá uma linha reta com a inclinação$\frac{\text{−}{E}_{\text{uma}}}{R}$ a partir do qual E _a pode ser determinado.

56.

(a) 4 vezes mais rápido (b) 128 vezes mais rápido

58.

$3.9\times {10}^{15}{\text{s}}^{\mathrm{-1}}$

60.

43,0 kJ/mol

62.

177 kJ/mol

64.

E _a = 108 kJ; A = 2,0$\times$10 ⁸ s ⁻¹; k = 3,2$\times$10 ⁻¹⁰ s ⁻¹; (b) 1,81$\times$10 ⁸ h ou 7,6$\times$10 ⁶ dias; (c) Assumir que a reação é irreversível simplifica o cálculo porque não precisamos contabilizar nenhum reagente que, tendo sido convertido em produto, retorne ao estado original.

66.

O átomo A tem energia suficiente para reagir com BC; no entanto, os diferentes ângulos em que ele salta do BC sem reagir indicam que a orientação da molécula é uma parte importante da cinética da reação e determina se uma reação ocorrerá.

68.

Não. Em geral, para a reação geral, não podemos prever o efeito da mudança da concentração sem conhecer a lei da taxa. Sim. Se a reação for uma reação elementar, dobrar a concentração de A dobra a taxa.

70.

Taxa = k [A] [B] ²; Taxa = k [A] ³

72.

(a) Taxa ₁ = k [O ₃]; (b) Taxa ₂ = k [O ₃] [Cl]; (c) Taxa ₃ = k [CLo] [O]; (d) Taxa ₂ = k [O ₃] [NO]; (e) Taxa ₃ = k [NO ₂] [O]

74.

(a) Duplicar [H ₂] duplica a taxa. [H ₂] deve inserir a lei da taxa na primeira potência. Duplicar [NO] aumenta a taxa em um fator de 4. [NÃO] deve inserir a lei de taxas na segunda potência. (b) Taxa = k [NO] ² [H ₂]; (c) k = 5,0$\times$10 ³ mol ⁻² L ⁻² min ⁻¹; (d) 0,0050 mol/L; (e) A etapa II é a etapa de determinação da taxa. Se a etapa I der N ₂ O ₂ em quantidade adequada, as etapas 1 e 2 se combinam para dar$2\text{NÃO}+{\text{H}}_2⟶{\text{H}}_2\text{O}+{\text{N}}_2\text{O}.$Essa reação corresponde à lei de taxas observada. Combine as etapas 1 e 2 com a etapa 3, que ocorre por suposição de forma rápida, para fornecer a estequiometria apropriada.

76.

O modo geral de ação de um catalisador é fornecer um mecanismo pelo qual os reagentes possam se unir mais facilmente seguindo um caminho com menor energia de reação. As taxas de reação direta e reversa são aumentadas, levando a um alcance mais rápido do equilíbrio.

78.

(a) Os átomos de cloro são um catalisador porque reagem na segunda etapa, mas são regenerados na terceira etapa. Assim, eles não se esgotam, o que é uma característica dos catalisadores. (b) O NO é um catalisador pela mesma razão que na parte (a).

80.

A redução da energia do estado de transição indica o efeito de um catalisador. (a) B; (b) B

82.

A energia necessária para ir do estado inicial para o estado de transição é (a) 10 kJ; (b) 10 kJ.

84.

Ambos os diagramas descrevem reações exotérmicas em duas etapas, mas com diferentes mudanças na entalpia, sugerindo que os diagramas retratam duas reações gerais diferentes.