(Originais Teachy 2023) - Questão Difícil de Química

Considere a reação A + B -> C + D, cuja lei de velocidade é expressa pela equação v = k[A]^x[B]^y. A energia de ativação para essa reação é 150 kJ/mol. Em uma aula de Física, os alunos aprendem sobre a energia cinética das moléculas e discutem o efeito da temperatura na taxa de reações químicas. Um estudante, aplicando seus conhecimentos interdisciplinares, propõe um experimento para determinar a lei de velocidade da reação e analisar seu comportamento em relação à temperatura. Ele sugere que a reação seja realizada a duas temperaturas diferentes, mantendo a concentração de A constante e alterando apenas a concentração de B em cada experimento. Após coletar os dados, o aluno observa que a velocidade da reação quadruplica quando a concentração de B é dobrada, tanto a 25 °C quanto a 50 °C. Com base nessa informação e considerando a constante de Boltzmann k = 8,617 x 10^-5 eV/K e a relação 1 kJ/mol = 0,01036 eV, determine: 1) A ordem da reação em relação a B. 2) A constante de velocidade (k) e a ordem global da reação. 3) Discuta, com base nos conceitos de energia de ativação e teoria das colisões, como a temperatura afeta a taxa de reação, e preveja qual será o comportamento da velocidade da reação se a temperatura for aumentada para 75 °C, mantendo as concentrações de A e B constantes.