Deseja-se estudar a cinética da reação: IX−(aq)+OClX−(aq)→IOX−(aq)+ClX−(aq) \ce{ I^-(aq) + OCl^-(aq) -> IO^-(aq) + Cl^-(aq) } Foram conduzidos quatro experimentos para descobrir como a taxa inicial de consumo de íons IX−\ce{I^-} varia quando as concentrações dos reagentes variam.

Expt. [IX−]/mmolL[\ce{I^-}]/\pu{mmol//L} [OClX−]/mmolL[\ce{OCl^-}]/\pu{mmol//L} [OHX−]/mmolL[\ce{OH^-}]/\pu{mmol//L} vIX−/mMsv_{\ce{I^-}}/\pu{mM//s}
113\pu{13}12\pu{12}100\pu{100}9,4\pu{9,4}
226\pu{26}12\pu{12}100\pu{100}18,8\pu{18,8}
313\pu{13}6\pu{6}100\pu{100}4,7\pu{4,7}
413\pu{13}12\pu{12}200\pu{200}4,7\pu{4,7}
  1. Determine a lei de velocidade da reação.

  2. Determine a constante de velocidade da reação.

Gabarito

A velocidade da reação é dada por: vIX−=k[IX−]α[OClX−]β[OHX−]γv_{\ce{I-}} = k[\ce{I-}]^{\alpha}[\ce{OCl-}]^{\beta}[\ce{OH-}]^{\gamma } A ideia é comparar experimentos em que a quantidade de apenas um dos reagentes varia. Comparando o experimento 1 e 2 vemos que ao multiplicar a concentração de IX−\ce{I-} por 22 a velocidade da reação fica multiplicada por 212^{\color{red}1} então a reação é de ordem 1 em relação ao IX−\ce{I-}. Comparando o experimento 1 e 3 vemos que ao multiplicar a concentração de OClX−\ce{OCl-} por 22 a velocidade é multiplicada por 212^{\color{red}1} então a reação é de ordem 1 em relação ao OClX−\ce{OCl-}. Comparando o experimento 1 e 4 vemos que ao multiplicar a concentração de OHX−\ce{OH-} por 2 a velocidade da reação é multiplicada por 2−12^{{\color{red}-1}} então a reação é de ordem −1-1 em relação ao OHX−\ce{OH-}. Portanto a lei de velocidade é dada por: vIX−=k[IX−][OClX−][OHX−]\boxed{v_{\ce{I-}} =k\frac{[\ce{I-}][\ce{OCl-}]}{\ce{[OH-]}}} Cálculo da constante cinética a partir do experimento 1: 9,4 mM s−1=k(13 mM)(12 mM)(100 mM)\pu{9,4 mM s-1} = k\frac{(\pu{13 mM})(\pu{12 mM})}{(\pu{100 mM})} k=6 s−1\boxed{k = \pu{6 s-1}}