Gabarito disponível
Sabe-se que dois compostos A e B reagem em solução de acordo com a estequiometria A + B → C + D, que segue uma cinética de primeira ordem tanto em relação a A quanto a B, com velocidade específica de reação k = 10⁻³ L mol⁻¹ s⁻¹. Em um recipiente, são adicionados 2 mols de cada um dos reagentes e um solvente adequado até completar 1 L de solução. Considerando que A é totalmente solúvel e B tem uma solubilidade igual a 0,1 mol L⁻¹, obtenha a taxa de reação (v em mol L⁻¹ s⁻¹) em função da conversão de A, dada por X = (2–n_A)/2 (onde n_A é o número de mols de A em um dado instante).
Resolução comentada
Enquanto houver B sólido, [B] = 0,1 M; depois a reação passa a ser de 2ª ordem.
Enquanto há B sólido (até X = 0,95), [B] fica fixo em 0,1 mol/L e [A] = 2(1−X). Então v = 10⁻³·0,1·2(1−X) = 0,0002(1−X). Quando todo o sólido se dissolve, [B] = 2(1−X) e v = 10⁻³·[2(1−X)]² = 0,004(1−X)², para 0,95 ≤ X ≤ 1.
Análise das alternativas
A) Errada: coeficiente e faixa de X no primeiro regime incorretos. B e D) Erradas: a faixa de X e a ordem do primeiro regime estão invertidas. C) Errada: ignora a solubilidade limitada de B.
Referência: Cinética química; lei de velocidade.
Resolução comentada do VaiConcursos.