questão sobre cinética química

(KOTZ) A temperatura abaixo de 500 K, a reação entre monóxido de carbono e dióxido de nitrogênio:
NO2(g)+CO(g)→CO2(g)+NO(g)
Tem a seguinte equação de velocidade: Velocidade = k[NO2]2. Qual dos três mecanismos sugeridos a seguir concorda melhor com a equação de velocidade determinada experimentalmente?

Mecanismo 1: Etapa elementar única NO2+CO→CO2+NO
Mecanismo 2: Duas etapas

Lenta NO2+NO2→NO3+NO


Rápida NO3+CO→NO2+CO2

resp: o segundo mecanismo

Para determinar o mecanismo de uma reação a partir da equação de velocidade, é necessário analisar se ele é compatível com a equação de velocidade experimentalmente determinada.


Neste caso, a equação de velocidade é dada por Velocidade = k[NO2]2. Isso indica que a velocidade da reação depende da concentração de NO2 elevada ao quadrado. Isso sugere que a reação ocorre em duas etapas, sendo a etapa lenta uma etapa de formação de NO3 a partir de NO2.
Dessa forma, podemos avaliar se cada um dos mecanismos sugeridos é compatível com a equação de velocidade.


Mecanismo 1: Etapa elementar única NO2+CO→CO2+NO
Esse mecanismo sugere que a reação ocorre em uma única etapa, o que não seria compatível com a equação de velocidade, que indica uma dependência quadrática em relação à concentração de NO2.

Mecanismo 2: Duas etapas
Lenta NO2+NO2→NO3+NO
Rápida NO3+CO→NO2+CO2
Nesse mecanismo, a etapa lenta envolve duas moléculas de NO2, o que justifica a dependência quadrática da velocidade em relação à concentração de NO2. Além disso, a etapa rápida envolve o CO, o que justifica a presença desse composto na equação global da reação.


Dessa forma, podemos concluir que o Mecanismo 2 é o que melhor se adequa à equação de velocidade experimentalmente determinada.