Questão 17 - Química - ITA 2016

Considere a seguinte reação química e a respectiva lei de velocidade experimental:

$2\mathrm{NO}\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right) \to 2{\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{g}\right), \mathrm{v}=\mathrm{k}{\left[\mathrm{NO}\right]}^2\left[{\mathrm{O}}_2\right]$

Para esta reação, são propostos os mecanismos reacionais I, II e III com suas etapas elementares de reação:

1. $$\begin{gathered} 2\mathrm{NO}\left(\mathrm{g}\right){\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{equilíbrio} \mathrm{rápido} \\ {\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)\to 2{\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{lenta} \end{gathered}$$
2. $$\begin{gathered} \mathrm{NO}\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{NO}}_3\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{equilíbrio} \mathrm{rápido} \\ \mathrm{NO}\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{NO}}_3\left(\mathrm{g}\right)\to 2{\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{lenta} \end{gathered}$$
3. $$\begin{gathered} \mathrm{NO}\left(\mathrm{g}\right)+1/2{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)\to {\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{rápida} \\ {\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{g}\right)+1/2{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{NO}}_3\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{equilibrio} \mathrm{rápido} \\ \mathrm{NO}\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{NO}}_3\left(\mathrm{g}\right)\rightleftharpoons {\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{equilibrio} \mathrm{rápido} \\ {\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4\left(\mathrm{g}\right) \to {\mathrm{NO}}_2\left(\mathrm{g}\right) \mathrm{lenta} \end{gathered}$$

Dos mecanismos propostos, são consistentes com a lei de velocidade observada experimentalmente