Dada a reação elementar Cl + O3 ? ClO + O2 com constante de taxa k = 1.8e-11 cm3·molécula^-1·s^-1 e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Dada a reação elementar Cl + O3 ? ClO + O2 com constante de taxa k = 1.8e-11 cm3·molécula^-1·s^-1 e concentrações [Cl] = 1.0e4 moléculas·cm^-3 e [O3] = 2.0e12 moléculas·cm^-3, calcule a taxa inicial de perda de O3 (em moléculas·cm^-3·s^-1 e em mol·L^-1·s^-1).
- A) Taxa inicial = k[Cl][O3] = 3.6e5 moléculas·cm^-3·s^-1 ˜ 6.0e-16 mol·L^-1·s^-1.
- B) Taxa inicial = 1.8e-11 mol·L^-1·s^-1
- C) Taxa inicial = 0,500 mol·L^-1·s^-1
- D) Taxa inicial = k[Cl]+[O3]
- E) Taxa inicial = 4.0e5 moléculas·cm^-3·s^-1
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Como a reação Cl + O3 -> ClO + O2 é elementar, a lei de velocidade segue diretamente a estequiometria: v = k[Cl][O3]. Cada molécula de O3 consumida corresponde a uma reação, então a taxa de perda de O3 é igual a essa velocidade.
- Substituindo os dados em moléculas·cm^-3·s^-1: k[Cl][O3] = 1.8e-11 × 1.0e4 × 2.0e12 = 1.8e-11 × 2.0e16 = 3.6e5 moléculas·cm^-3·s^-1.
- Para converter para mol·L^-1·s^-1, divide-se pelo número de Avogadro (6.022e23 moléculas/mol) e multiplica-se por 1000 cm^3 por litro: 3.6e5 / 6.022e23 = 5.98e-19 mol·cm^-3·s^-1; × 1000 = 5.98e-16 mol·L^-1·s^-1, ou seja, aproximadamente 6.0e-16 mol·L^-1·s^-1.
- Conclusão: a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: B usa apenas a constante k, ignorando as concentrações e atribuindo unidade molar incorreta; C apresenta um valor de ordem de grandeza incompatível com o cálculo; D soma as concentrações em vez de multiplicá-las, o que não corresponde à lei de velocidade; E arredonda k indevidamente para 2.0e-11, obtendo 4.0e5 em vez de 3.6e5.
💡 Dica: Aplique a lei da velocidade para calcular a taxa inicial.
Alternativa por alternativa
Para reação bimolecular a velocidade é v = k[Cl][O3]. Substituindo k e concentrações: v = 1.8e-11·1.0e4·2.0e12 = 3.6e5 moléculas·cm^-3·s^-1; convertendo via NA e cm?L dá ˜6.0e-16 mol·L^-1·s^-1.
O aluno tomou a própria constante k como se fosse a taxa, sem multiplicar pelas concentrações, e ainda atribuiu a ela unidade de mol·L^-1·s^-1.
O aluno obteve um valor muito maior que o esperado, provavelmente por erro na conversão de unidades ou na manipulação das potências de dez, sem verificar a ordem de grandeza do resultado.
O aluno acredita que a lei de velocidade soma as concentrações dos reagentes, quando para uma reação elementar ela é proporcional ao produto das concentrações.
Por que engana: Confundir a aplicação da constante de taxa com a soma das concentrações, resultando em um valor incorreto.
O aluno arredondou a constante k de 1.8e-11 para 2.0e-11 antes de calcular, o que alterou o resultado final de 3.6e5 para 4.0e5.
Raio-X da questão
taxa de reação química
avaliacao
cálculo de taxa de reação · unidades de concentração
Revisar a lei da velocidade e cálculo de taxas de reação.
Confundir a aplicação da constante de taxa com a soma das concentrações, resultando em um valor incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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