12 (UFRJ) Um dos métodos de preparação de iodeto de hidrogênio com alto grau de pureza utiliza a reação direta entre as substâncias iodo e hidrogênio. Num experimento, 20 mol de hidrogênio gasoso foram colocados em um reator fechado com um volume útil igual a 2 litros. A mistura foi aquecida até uma determinada temperatura, quando ocorreu a reação representada a seguir. Considere a reação irreversível.

H2(g) + I2(g) → 2HI(g)

No experimento, a variação da concentração de H2(g) com o tempo de reação foi medida e os dados foram representados no gráfico a seguir:

A. Calcule a velocidade inicial da reação.
B. Calcule a concentração de iodeto de hidrogênio após 10 minutos de reação.

Question

12 (UFRJ) Um dos métodos de preparação de iodeto de hidrogênio com alto grau de pureza utiliza a reação direta entre as substâncias iodo e hidrogênio. Num experimento, 20 mol de hidrogênio gasoso foram colocados em um reator fechado com um volume útil igual a 2 litros. A mistura foi aquecida até uma determinada temperatura, quando ocorreu a reação representada a seguir. Considere a reação irreversível.

H2(g) + I2(g) → 2HI(g)

No experimento, a variação da concentração de H2(g) com o tempo de reação foi medida e os dados foram representados no gráfico a seguir:

A. Calcule a velocidade inicial da reação.
B. Calcule a concentração de iodeto de hidrogênio após 10 minutos de reação.

Accepted Answer

Para resolver as questões, vamos analisar os dados do gráfico e a equação da reação:

$$ \text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightarrow 2\text{HI}(g) $$

### A. Calcule a velocidade inicial da reação.

A velocidade inicial da reação pode ser calculada usando a variação da concentração de $\text{H}_2$ nos primeiros minutos. Observando o gráfico, a concentração inicial de $\text{H}_2$ é cerca de 10 mol/L e após 2 minutos é cerca de 8 mol/L.

A variação de concentração é:

$$
\Delta [\text{H}_2] = 8 - 10 = -2 \, \text{mol/L}
$$

O intervalo de tempo é de 2 minutos.

A velocidade inicial da reação é dada por:

$$
v_0 = -\frac{\Delta [\text{H}_2]}{\Delta t} = -\frac{-2 \, \text{mol/L}}{2 \, \text{min}} = 1 \, \text{mol/L.min}
$$

### B. Calcule a concentração de iodeto de hidrogênio após 10 minutos de reação.

Após 10 minutos, a concentração de $\text{H}_2$ é cerca de 5 mol/L (observado no gráfico).

A reação consome $\text{H}_2$ e $\text{I}_2$ em uma proporção de 1:1, formando 2 mols de $\text{HI}$ para cada mol de $\text{H}_2$ consumido.

Concentração inicial de $\text{H}_2$ = 10 mol/L  
Concentração após 10 min = 5 mol/L  
$\Delta [\text{H}_2] = 10 - 5 = 5 \, \text{mol/L}$

Como 2 mols de $\text{HI}$ são formados para cada mol de $\text{H}_2$ consumido:

$$
[\text{HI}] = 2 \times 5 = 10 \, \text{mol/L}
$$

Portanto, a concentração de $\text{HI}$ após 10 minutos é 10 mol/L.

12 (UFRJ) Um dos métodos de preparação de iodeto de hidrogên...

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