ITA 2022 (2ª fase) — Questão 1

Considere a seguinte reação química hipotética:

$2X + Y \rightleftharpoons 3Z$

A velocidade dessa reação é igual à constante de velocidade multiplicada pelas concentrações da espécie X elevada ao quadrado e da espécie Y. A constante de velocidade obedece a equação de Arrhenius:

$k = A.e^{\left(\frac{-E_a}{RT}\right)}$

em que $E_a$ representa a energia de ativação e A representa o fator de frequência. Sabendo-se que a energia de ativação da reação é igual a 24,94 $\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ a 300 K, concentrações iniciais de X e Y iguais a 0,2 $\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ e Z igual a zero, determine o valor numérico da:

a) constante de velocidade da reação inversa, considerando o atingimento do equilíbrio quando a concentração de Z é igual a 0,15 $\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$.

b) velocidade da reação química, considerando o fator de frequência igual a $25{,}00 \times e^{10}\ \mathrm{mol^{-2}\cdot L^{2}\cdot s^{-1}}$.