ITA 2020: Para uma reação reversível de uma etapa 2A + B ⇆ C + D, a constante de velocidade para a reação direta

ITA 2020: Para uma reação reversível de uma etapa 2A + B ⇆ C + D, a constante de velocidade para a reação direta, k 1 , é de 406 L mol⁻¹ min...

ITA 2020: Para uma reação reversível de uma etapa 2A + B ⇆ C + D, a constante de velocidade para a reação direta, k1, é de 406 L mol⁻¹ min⁻¹, e a constante de velocidade para a reação inversa, k–1, é de 244 L mol⁻¹ min⁻¹. A energia de ativação para a reação direta é de 26,2 kJ mol⁻¹ (Ea, direta), e para a reação inversa é de 42,4 kJ mol⁻¹ (Ea, inversa).

a) Desenhe um diagrama de energia para essa reação, apresentando os valores de (i) ΔE, (ii) Ea, d, e (iii) Ea, i.

b) Discuta o efeito de elevação da temperatura na constante de velocidade direta (k1) e inversa (k–1).

c) Calcule a constante de equilíbrio (K) e descreva o efeito de elevação de temperatura.

QUESTÃO ANTERIOR:
- ITA 2020: Considere uma pirâmide reta P cuja base é um hexágono regular de lado l.

RESPOSTA:
a)

ΔE = (26,2 – 42,4) kJ mol⁻¹
ΔE = – 16,2 kJ mol⁻¹ (reação exotérmica)

b) Equações das velocidades direta e inversa:
vd = k1 . [A]² . [B]
vi = k–1 . [C] . [D]

Um aumento da temperatura aumenta a energia cinética das partículas em reação, aumentando tanto a velocidade da reação direta (vd) como a velocidade da reação inversa (vi). Consequentemente, as constantes de velocidade das reações direta (k1) e da inversa (k–1) também irão aumentar.

c) A constante de equilíbrio (K) é dada pela expressão:



Quando o equilíbrio é atingido, as velocidades das reações direta e inversa se igualam (vd = vi).
k1 [A]² . [B] = k–1 [C] . [D]


Um aumento da temperatura no sistema desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica (para a esquerda), aumentando a concentração dos reagentes (A e B) e diminuindo a concentração de produtos (C e D). Nesse caso, o valor numérico da constante de equilíbrio (K) irá diminuir.

PRÓXIMA QUESTÃO:
- ITA 2020: Os biodigestores possibilitam o reaproveitamento de detritos convertendo material orgânico em metano, que é utilizado como combustível em sistemas de geração de energia.

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:
- Prova ITA 2020 (2ª Fase) com Gabarito e Resoluções