Considere o mecanismo: (1) O3 + hv ? O2 + O (rápida); (2) Cl· + O3 ? ClO· + O2 (rápida em equilíbrio); (3)…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Considere o mecanismo: (1) O3 + hv ? O2 + O (rápida); (2) Cl· + O3 ? ClO· + O2 (rápida em equilíbrio); (3) ClO· + O ? Cl· + O2 (lenta). Admitindo passo 3 limitante, deduza a lei de velocidade global em função de [Cl·], [O3] e [O].
- A) v = k3 [ClO·]; é a forma correta sem equilíbrios.
- B) v = k [O3]², um tipo de reação de segunda ordem.
- C) v = k_eff [Cl·][O3][O], com k_eff = k3·K_eq.
- D) v = k_eff [Cl·][O3]; não considera [O].
- E) v = k_eff [Cl·][O] com k_eff = k2·K_eq.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- O passo 3 e o limitante, entao a velocidade e v = k3 [ClO·][O], pois os reagentes do passo lento aparecem na lei de velocidade. Passo 2: O ClO· e um intermediario, nao aparece nos reagentes nem nos produtos globais, entao precisa ser eliminado usando o passo 2. Passo 3: O passo 2 e um equilibrio, com K = [ClO·][O2]/([Cl·][O3]), logo [ClO·] = K[Cl·][O3]/[O2]. Passo 4: Substituindo na lei do passo 3, v = k3 K [Cl·][O3][O]/[O2]. Passo 5: Se o [O2] for tratado como constante, ou seu efeito for absorvido na constante, obtemos v = k_eff [Cl·][O3][O], com k_eff = k3·K_eq, que e a forma da alternativa C. Passo 6: Por que as outras estao erradas: A usa o intermediario ClO· na lei final, o que nao e permitido. B usa [O3]^2 sem apoio no mecanismo, pois a ordem nao vem do coeficiente estequiometrico global. D omite [O], que e reagente do passo limitante. E troca a dependencia de [O3] e usa k2 como constante, o que nao corresponde ao passo limitante. Conclusao: a alternativa C e a unica coerente com o mecanismo, entao o gabarito esta correto, desde que se registre que o [O2] no denominador foi desconsiderado ou absorvido na constante efetiva.
💡 Dica: Identifique o passo limitante e escreva a lei de velocidade.
Alternativa por alternativa
Acredita que o intermediario ClO· pode aparecer na lei global e ignora que a velocidade depende tambem de [O] e dos equilibrios.
Associa a ordem da reacao aos coeficientes da equacao global e propoe v = k[O3]^2 sem usar o mecanismo, que nao envolve duas moleculas de O3 no passo lento.
Com passo 2 em pré-equilíbrio, [ClO·] = K_eq[Cl·][O3]. Como passo 3 é limitante, v = k3[ClO·][O] = k3·K_eq[Cl·][O3][O] = k_eff[Cl·][O3][O].
Elimina [O] por ser um intermediario, mas esquece que O e reagente do passo 3, que e o limitante, e por isso deve aparecer na lei.
Por que engana: Confundir a ordem da reação e a relação entre as concentrações dos reagentes, levando a uma expressão de velocidade incorreta.
Descarta [O3] da expressao e usa k2 como constante efetiva, aplicando a constante de um passo rapido em vez do passo limitante.
Raio-X da questão
lei de velocidade
avaliacao
lei de velocidade · equilíbrio químico
Revisar mecanismos de reação e leis de velocidade em cinética química.
Confundir a ordem da reação e a relação entre as concentrações dos reagentes, levando a uma expressão de velocidade incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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