Dissertativa 3 - 2ª Fase - Química - IME 2020

Considere a reação de decomposição da nitramida em solução aquosa:

${\mathrm{NH}}_2{\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{aq}\right) \to {\mathrm{N}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right) + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{\ell }\right)$

Sabendo-se que a lei de velocidade, determinada experimentalmente, é dada pela expressão $\mathrm{v}=\mathrm{k}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_2{\mathrm{NO}}_2\right]}{\left[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\right]}$, foram propostos três possíveis mecanismos para a reação:

MECANISMO I:

$$\begin{gathered} {\mathrm{NH}}_2{\mathrm{NO}}_2 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \rightleftharpoons {\mathrm{NHNO}}_2 - + {\mathrm{H}}_3\mathrm{O}+ (\mathrm{equilíbrio} \mathrm{rápido}) \\ {\mathrm{NHNO}}_2^{-} \to {\mathrm{N}}_2\mathrm{O} + {\mathrm{OH}}^{-} (\mathrm{etapa} \mathrm{lenta}) \\ {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+} + {\mathrm{OH}}^{-} \to 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} (\mathrm{etapa} \mathrm{rápida}) \end{gathered}$$

MECANISMO II:

${\mathrm{NH}}_2{\mathrm{NO}}_2 \to {\mathrm{N}}_2\mathrm{O} + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} (\mathrm{etapa} \mathrm{elementar})$

MECANISMO III:

$$\begin{gathered} {\mathrm{NH}}_2{\mathrm{NO}}_2 + {\mathrm{H}}_3\mathrm{O}+ \rightleftharpoons \mathrm{NH}3\mathrm{NO}2 + + \mathrm{H}2\mathrm{O} (\mathrm{equilíbrio} \mathrm{rápido}) \\ {\mathrm{NH}}_3{\mathrm{NO}}_2^{+} \to {\mathrm{N}}_2\mathrm{O} + {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+} (\mathrm{etapa} \mathrm{lenta}) \end{gathered}$$

Com base nas informações acima, determine se cada mecanismo proposto é compatível com a expressão da velocidade experimental, fundamentando suas respostas.