SERIE 5

SERIE 5
CINETICA QUÍMICA
Conocimientos previos: -
Velocidades de reacción
Orden de reacción
Ecuación de Arrhenius
Interpretación de gráficos
Mecanismos
Fe
1) Para la reacción N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
a) Escriba la expresión de las velocidades de desaparición de reactivos y aparición
del producto.
b) ¿Qué relación hay entre estas velocidades?
c) ¿Cómo actúa el catalizador?
2) A 27 ºC se obtuvieron los siguientes datos para la reacción:
2 NOCl (g) → 2 NO (g) + Cl2 (g)
[NOCl] inicial (mol/L)
Velocidad inicial (mol/L.s)
0,3
0,6
0,9
3,6 10 -9
1,44. 10 -8
3,24 10 -8
a) ¿Cuál es el orden de la reacción?
b) Escriba la expresión de la ley de velocidades (ecuación cinética)
c) Determine la constante de velocidad
Rta: a) 2; b) k = 4. 10 -8 M -1 s -1
3) Se han determinado los siguientes valores de la constante de velocidad en función
de distintas temperaturas para la descomposición del pentóxido de dinitrógeno
gaseoso:
T (K)
338
318
298
273
k s -1
4,87 10 -3
4,98 10 -4
3,46 10 -5
7,87 10 -7
a) Escriba la expresión de la ley de velocidades (ecuación cinética)
b) Determine el tiempo de vida media a 25 ºC
c) Calcule el tiempo necesario para que se descomponga el 90 % del pentóxido de
dinitrógeno inicial a 25 ºC
d) Determine la energía de activación de la reacción
Rta: b) 5,6 h; b) 18,5 h; c) E = 105 kJ/mol
4) La concentración inicial de un medicamento es, al envasarse, 100 unidades por
mL. Se sabe que el medicamento se hace ineficaz cuando su concentración es menor
que 50 unidades por mL Si la constante de velocidad de la reacción de
descomposición de dicho medicamento es 2,09 10-5 h-1, a 25ºC. ¿Cuál es el tiempo
que puede conservarse el medicamento a partir de la fecha de envase? Rta: 3,79 años
5) Para la reacción de descomposición del ioduro de hidrógeno en fase gaseosa, a
391 ºC, se obtuvieron los siguientes valores:
Tiempo (min)
0
200
417
715
[HI] (mol / L)
2 10 -2
1,8 10 -2
1,6 10 -2
1,4 10 -2
a) Indique el orden de reacción
b) Indique cuál es la composición del sistema al cabo de 2 horas
Rta: a) 2º; b) [H2]=[I2]= 6,25 10 -4 M
6) Se tiene una solución de un medicamento que se descompone a temperatura
ambiente
a) Si la energía de activación es 104,5 kJ/mol y k a 25ºC es 43,5 10 -5 h -1 ¿ a qué
temperatura debe almacenarse el medicamento para que la constante de velocidad
sea menor que 2,4 10-5 h -1
c) Discutir en qué condiciones sería viable la distribución y venta de un medicamento
como el indicado.
Rta a) 5,8 ºC
7) ¿Qué energía de activación se necesita para que la velocidad de reacción aumente
en un factor de 3 al elevar la temperatura a) de 300 a 310 K b) de 1000 a 1010 K?
Rta: a) 84,8 kJ /mol; b) 919 kJ/mol
8) La reacción de descomposición de un antibiótico tiene una energía de activación de
107,5 kj/mol y el factor A de la ecuación de Arrhenius tiene un valor de 5.1013 s -1. Se
pide: a) ¿a qué temperatura tendrá que conservarse el medicamento para que tenga
un tiempo de vida media de 30 días?
b) ¿Cuál será el tiempo de vida media de ese antibiótico si se lo conserva a 75 ºC?
Rta: a) 4,6 ºC ; b) 3,3 minutos
9) La constante específica de reacción para la descomposición de un insecticida en
solución acuosa a 12 ºC es 1,45 años -1. Se produce un accidente y una cierta
cantidad de insecticida es arrastrada hacia un lago el 1º de junio, lo que origina una
concentración de 5 10-7 M. Suponga que la temperatura del lago es 12ºC y que la
reacción de descomposición es: 2 A → C
a) ¿Cuál será la concentración del insecticida el 1º de junio del año siguiente?
b) ¿Cuánto tiempo tomará para que la concentración del insecticida se reduzca a un
30% de la concentración inicial?
c) ¿Cuál será el tiempo de vida media para esta reacción?
Rta: a) 2,75 10-8 M; b) 0,415 años; c) 0,24 años
10) La reacción de descomposición del compuesto A se produce en una sola etapa de
acuerdo a:
A → B+ C, transcurridos 20 minutos desde el comienzo de la reacción se descompuso
un 35,6 % de A.
a) ¿Cuál debería ser el porcentaje de descomposición después de transcurridos otros
20 minutos?
b) Escriba la ley de expresión de velocidad.
Rta: a) 58,5%
11) . El peróxido de hidrógeno (H2O2) se descompone espontáneamente según la
siguiente reacción:
2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)
Experimentalmente se obtiene que k = 1. 10-3 hs. -1, a 30 ºC
Para determinar la concentración real de un frasco etiquetado como H2O2 0,2 M se
descomponen 10 mL de dicha solución, usando catalizador, recogiendo sobre agua
20 mL de oxígeno medidos a una presión atmosférica de 1 atm y a 30 ºC.
a) Escriba la expresión de la ley de velocidad
b) ¿Cuánto tiempo lleva preparada la solución del frasco?
c) Calcular el tiempo de vida media
Pvagua a 30ºC = 31,82 mm Hg
Rta: b)
; c)
12) La reacción: A + B →
P, es de orden cero respecto del reactivo B y de
orden dos respecto del reactivo A. Si partiendo de una concentración 0,1 M de A al
cabo de 5 minutos la misma se reduce a la décima parte, determinar:
a) La constante específica de reacción
b) El tiempo de vida media
c) ¿Cuál de los siguientes mecanismos es consistente con los datos cinéticos?
Justificar la respuesta
Mecanismo I
Mecanismo II
Mecanismo III
2 A → A2
A2 + B → A + P
A + B → AB
AB → P
Rta: a) k=
2A → C + D
B+C → P
b)
c)
13) Para la reacción A + B Æ C , ΔH < 0, se obtuvieron los siguientes datos, a
temperatura constante:
Experiencia nº [A]
[B]
1
2
3
0.15
0,30
0,30
0,30
0,60
0,30
velocidad de formación de C
(M/s)
7,0 10-4
2,8 10-3
1,4 10-3
a) ¿Cuál es la expresión de la ley de velocidad?
b) ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad, k?
c) Dibujar el diagrama de energía en función del avance de reacción
Rta: a)
b)
14) Se estudió la cinética de la reacción: CO (g) + NO2 (g) Æ CO2 (g) + NO (g) y se
obtuvieron los siguientes datos experimentales, a 100 ºC:
Experimento Nº
1
2
3
4
[CO] (mol/L)
5,0 x10 -4
5,0 x10 -4
1,0 x10 -3
1,5 x10 -3
[NO2] (mol/L)
0,36 x10 -4
0,18 x10 -4
0,36 x10 -4
0,72 x10 -4
Velocidad inicial mol/ L hora
3,4 x 10 -8
1,7 x 10 -8
6,8 x 10 -8
?
a) Escribir la expresión de la ley de velocidad
b) Calcular la constante de velocidad (k)
c) ¿Cuál es la velocidad inicial de la reacción en el experimento 4?