Considere la reacción A + B ® C e indique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, justificando su respuesta:

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(1)

St. Michael´s School QUÍMICA 2º BACHILLERATO

TEMA 2. CINÉTICA QUÍMICA

Para la reacción elemental A (g) + 2 B (g) ® 3 C (g):

a) Escriba la expresión de su ley de velocidad. ¿Cuál es el orden total de la reacción? b) Indique razonadamente cuáles son las unidades de su constante de velocidad.

c) ¿Cómo afectará a la velocidad de reacción una disminución de temperatura a volumen constante?

(S-17)

a) En las reacciones elementales, α y β (órdenes parciales) coinciden con los coeficientes estequiométricos de los reactivos, por tanto la ecuación de velocidad es: v = k[A] [B]2. El orden total de la reacción es 1 + 2 = 3 y coincide con la molecularidad.

b) Unidades k = !"#$%$&' )

(!"#$%$&' +,"+&"-.%+#ó")1

=

=

2,3 456 '56 2,3 456 7

=

'56 2,3 456 8 =

= mol-2 L2 s-1

c) Una disminución de temperatura implica una disminución en la constante k y, por tanto en la velocidad, según la ecuación de Arrhenius: k = 𝐴𝑒5;<=>.

A 28 ºC, una reacción del tipo3 A (g) + 2 B (g) ® C (g) presenta la ley de velocidad:

v = k[A]. Justifique si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos.

a) Se trata de una reacción elemental.

b) El reactivo A se consume a mayor velocidad que el reactivo B. c) Las unidades de la constante cinética son L2· mol-2· s-1.

d) Un aumento de la temperatura no afecta a la velocidad de la reacción. (J-17)

a) Falso. Para una reacción elemental, y solo en ellas, se denomina molecularidad al número de moléculas que intervienen en el proceso y además en ellas α y β (órdenes parciales) coinciden con los coeficientes estequiométricos de los reactivos. Por tanto, la molecularidad y el orden de reacción coinciden si el proceso es elemental pero en este caso la ley de velocidad nos indica que el orden de reacción es 1 no coincidiendo, por tanto con los coeficientes estequiométricos.

b) Según la expresión de velocidad: v =

-

?

@ $[B]

$-

= -

? D

$[E]

$-?

@v desaparición A

=

?

Dv desaparición B

(2)

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c) Unidades k = !"#$%$&' )

(!"#$%$&' +,"+&"-.%+#ó")1

=

=

2,3 456 '56 2,3 456 = s-1

Esfalsa.

d) Falso: un aumento de temperatura implica un aumento en la constante k y, por tanto en la velocidad, según la ecuación de Arrhenius: k = 𝐴𝑒5;<=>.

Se ha encontrado que la velocidad de la reacción A (g) + 2 B (g) ®C (g) solo depende de la

temperatura y de la concentración de A, de manera que si ésta se triplica, también se triplica la velocidad de reacción.

a) Indique los órdenes de reacción parciales respecto de A y B, así como el orden total.

b) Escriba la ley de velocidad.

c) Justifique si para el reactivo A cambia más deprisa la concentración que para el

reactivo B.

d) Explique cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de volumen a temperatura constante.

(J-17)

a) Como la velocidad solo depende de la concentración de A: v = k [A]a Si la concentración de A se triplica también lo hace la velocidad: 3v = k [3A] a Dividiendo una ecuación entre la otra, podemos hallar a:

) @)

=

F [B]a F [@B]a

®

? @

=

[?]a

[@]a ® a = 1

El orden de reacción parcial respecto de A es 1 y respecto de B es 0 puesto que la velocidad no depende de la concentración de B. El orden total es la suma de los órdenes parciales, luego es 1.

b) v = k[A]

c) Según la expresión de velocidad: v =

-

?

? $[B]

$-

= -

? D

$[E]

$-?

?v desaparición A

=

?

Dv desaparición B

Luego es falsa, para el reactivo B cambia más deprisa la concentración que para el reactivo A. 


(3)

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Considere el equilibrio:X (g) + 2 Y (g) « Z (g) 
con ∆H < 0. Si la presión disminuye, la temperatura aumenta y se añade un catalizador, justifique si los siguientes cambios son

verdaderos o falsos.

a) La velocidad de la reacción aumenta.

c) La energía de activación disminuye.

(S-16)

a) Como nos hablan de tres variables, vamos a comentar cada una de ellas:

Falso. Al disminuir la presión, disminuye el número de choques entre las moléculas y en consecuencia disminuye la velocidad de la reacción.

Verdadero. Un aumento de temperatura implica un aumento en la constante k y, por tanto en la velocidad, según la ecuación de Arrhenius: k = 𝐴𝑒5;<=>.

Verdadero. Los catalizadores son sustancias que añadidas a la reacción disminuyen la Ea y por tanto, aumentan la velocidad de la reacción.

c) Verdadero. Los catalizadores son sustancias que añadidas a la reacción disminuyen la Ea y por tanto, aumentan la velocidad de la reacción.

La reacción A + 2 B ® Cque transcurre en fase gaseosa es una reacción elemental.

a) Formule la expresión de la ley de velocidad.

b) ¿Cuál es el orden de reacción respecto a B? ¿Cuál es el orden global?

c) Deduzca las unidades de la constante cinética.

d) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción un aumento de volumen a

temperatura constante.

(S-16)

a) Al ser una reacción elemental, los órdenes parciales coinciden con los coeficientes estequiométricos de los reactivos, luego la ecuación de velocidad será: v = k [A][B]2.

b) El orden de reacción respecto a B es 2. El orden global es 3 ya que es la suma de los órdenes parciales ( 1 + 2).

c) Unidades k = !"#$%$&' )

[!"#$%$&' $& +,"+&"-.%+#ó"]7=

2,3 456 '56 2,3 456 7

=

'56 2,3 456 8 = = mol-2 L2 s-1

d) Las reacciones químicas que tienen lugar con sustancias gaseosas, al aumentar el volumen (disminución de presión), disminuye el número de choques entre las moléculas y en consecuencia disminuye la velocidad de la reacción.

Considere la reacción A + B ® C e indique si son verdaderas o falsas las siguientes

(4)

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a) Un aumento de la temperatura siempre aumenta la velocidad de la reacción porque se

reduce la energía de activación.

b) Un aumento de la concentración de A siempre aumenta la velocidad de la reacción.

c) Las unidades de la velocidad de la reacción dependen del orden total de la misma.

d) El orden total de reacción puede ser distinto de dos.

(J-16)

a) Falso. Un aumento de temperatura implica un aumento en la constante k y, por tanto en la velocidad, según la ecuación de Arrhenius: k = 𝐴𝑒5;<=>, por tanto no es porque se reduzca la energía de activación.

b) Falso. Depende de la cinética de la reacción, porque si fuera de orden 0 respecto del reactivo A, la variación de la concentración de A no afectaría a la velocidad.

c) Falso. Las unidades de la velocidad de la reacción son siempre las mismas, ya que es la variación, en un instante determinado, de la concentración de una de las sustancias, reactivos o productos, que intervienen en una reacción química por unidad de tiempo: mol L-1 s-1.

d) Verdadero. Si fuera una reacción elemental la molecularidad coincidiría con el orden global de la reacción y sería 2. Sin embargo, no nos dan esa información y por tanto no tiene por qué ser 2 ya que los órdenes parciales se determinan experimentalmente.

La reacción entre gases 2 A + B « 3 C tiene ΔH = –120 kJ·mol-1, y para la reacción inversa

Ea = 180 kJ·mol-1.

a) Utilizando un diagrama energético de la reacción, calcule Ea para la reacción directa.

b) Justifique si un aumento de temperatura tendrá mayor efecto sobre la constante de

velocidad de la reacción directa o de la inversa.

S-15

a) Al ser una reacción exotérmica, el diagrama energético correspondiente será:

ΔH = Ea reacción directa – Ea’ reacción inversa Despejando:

Ea reacción directa = ΔH + Ea’ reacción inversa = -120 + 180 = 60 kJ/mol

(5)

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ln k = ln A

-

G%H

.

?J

Para ver cómo varía la velocidad con respecto a la Tª, derivamos la ec. anterior con respecto a la T:

$

$J(Ln k)

= +

G%

H

.

? J8

a partir de la ecuación se observa que la variación de k con la T es directamente proporcional a la Ea, y como sabemos por la ec. de velocidad que k y v son también directamente proporcionales, habrá mayor cambio en la velocidad para aquella reacción que tenga mayor Ea

Como la reacción es exotérmica, al ser Ea’ > Ea, un aumento de la temperatura provocará que la v reacción inversa aumente más que v reacción directa.

A 25 ºC, una reacción química del tipo A (g) ® B (g) + C (g) tiene una constante cinética k

= 5×1012 L·mol-1·s-1. Conteste a las siguientes preguntas, justificando en todos los casos su

respuesta:

a) ¿Cuáles son las unidades de la velocidad de reacción?

b) ¿Cuál es el orden global la reacción?

c) ¿Qué le ocurre a la constante cinética si disminuye la temperatura del sistema?

d) ¿Se trata de una reacción elemental?

J-15

a) La velocidad de reacción tiene unidades de concentración/tiempo, luego sus unidades son: mol·L-1·s-1.

b) Orden de una reacción es la suma de los exponentes a los que se encuentran elevadas las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad. En este caso: v = k·[A]a y las unidades de la velocidad son mol·L-1·s-1 ,por lo que, si se despeja la concentración de A, se sustituyen las demás variables por sus unidades y se opera, se obtiene, a partir de las unidades que resultan para A, el coeficiente x.

[A]a = v k =

molL−1

s−1

Lmol−1

s−1 =mol 2

L−2

y como la concentración de un compuesto se expresa en mol×L-1, a = 2, por lo que el orden de la reacción es 2.

c) Según la ecuación de Arrheniusk A e= ´ -EART

, al disminuir la temperatura, aumentará la constante de velocidad.

(6)

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Para la reacción entre gases A + B ® C + D, cuya ecuación cinética o “ley de velocidad” es

v = k·[A]2, justifique cómo varía la velocidad de reacción:

a) Al disminuir el volumen del sistema a la mitad, a temperatura constante.

b) Al aumentar las concentraciones de los productos C y D, sin modificar el volumen del sistema.

c) Al utilizar un catalizador.

d) Al aumentar la temperatura.

J-15

a) Al disminuir el volumen del sistema a la mitad, a temperatura constante, se duplica la concentración de A, por lo que según la ecuación cinética la velocidad se multiplicará por cuatro.

b) La ecuación de velocidad es independiente de las concentraciones de los productos, solo interviene la concentración de A, luego la velocidad de la reacción seguirá siendo la misma.

c) Un catalizador es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas, varía en gran medida la velocidad de un proceso químico sin apreciar apenas ningún cambio en sí mismo. reducirá la energía de activación y por tanto aumentará la velocidad de reacción.

d) Al aumentar la temperatura, según la ecuación de Arrhenius = ´ -EA

RT

k A e , aumentará la constante cinética y en consecuencia la velocidad de la reacción.

La reacción ajustada A + B ® 2 C tiene un orden de reacción dos respecto a A y uno

respecto a B. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El orden total de la reacción es 2.

b) Las unidades de la constante cinética son L·moL-1s-1.

c) El valor de la constante cinética no se modifica si se duplica la concentración de A.

d) La velocidad de la reacción es v = −(1/2) d[A]/dt.

S-14

a) Falso, el orden total de la reacción es la suma de los órdenes parciales, por lo que no es 2 sino 2 + 1 = 3.


b) k = v [A]2⋅

[B]1 =

mol Ls

(mol

L )

3 =

molL3 mol3⋅

Ls = L2 mol2⋅

s

Luego es falsa.

c) Verdadero, la constante cinética solo depende de la temperatura y de la energía de activación según la ecuación de Arrhenius.

(7)

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v =−1 1

d[A] dt

La reacción A (g) + B (g) → C (g), con ΔH0 = 28 kJ, es una reacción elemental. Justifique si

las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Si la energía de activación de la reacción directa es de 47 kJ, la de la reacción inversa es

de 75 kJ.

b) Las unidades de la constante de velocidad son L·mol-1·s-1.

d) Un aumento de presión incrementará el valor de la constante de velocidad. J-14

a) ΔH = Ea reacción directa – Ea’ reacción inversa Despejando:

Ea’ reacción inversa = Ea reacción directa - ΔH = 47 -28 = 19 kJ y no 75 kJ. Falsa.

b) Como se trata de una reacción elemental, los coeficientes estequiométricos de la reacción coinciden con los órdenes parciales, luego la ecuación de velocidad para la reacción dada es: v = k [A][B], luego las unidades de k vendrán dadas por:

k = v

[A]1⋅ [B]1 =

mol Ls (mol

L ) 2 =

molL2 mol2⋅

Ls = L mols

Verdadera.

d) Falsa. La constante de velocidad únicamente depende de la Ea y de la Tª, según la ecuación de Arrhenius.

La ecuación de velocidad para la reacción 2A + B → C viene dada por la expresión: v =

k[A][B]2.Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Duplicar la concentración de B hace que la constante cinética reduzca su valor a la

mitad.

b) El orden total de la reacción es igual a 3.

c) Se trata de una reacción elemental.

d) Las unidades de la constante cinética son {tiempo}-1.

M-14

a) Falso, la constante cinética depende de la temperatura según la ecuación de Arrhenius y no de la concentración de reactivos.

b) Verdadera. El orden global de la reacción es la suma de los órdenes parciales respecto de A y B, por lo que 1 +2 = 3.

(8)

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1 mientras que su coeficiente estequiométrico es 2, y el orden respecto a B es 2 mientras que su coeficiente estequiométrico es 1.

d) k = v

[A]1⋅

[B]2 =

mol Ls

(mol

L ) 3

= molL3

mol3⋅ Ls =

L2 mol2⋅

s

Falsa.

Para la reacción A + B ® C se obtuvieron los siguientes resultados:

Ensayo [A] (mol×L-1) [B] (mol×L-1) v (mol×L-1×s-1)

1 0,1 0,1 x

2 0,2 0,1 2x

3 0,1 0,2 4x

a) Determine la ecuación de velocidad.

b) Determine la unidad de la constante cinética k.

c) Indique cuál de los dos reactivos se consume más deprisa. J-12

Considere la reacción exotérmica A + B ® C + D. Razone por qué las siguientes

afirmaciones son falsas.

a) Si aumenta la temperatura, la constante cinética de la reacción directa disminuye. b) El orden total de la reacción directa es igual a 3.

S-12

a) Al aumentar la temperatura, según la ecuación de Arrhenius, aumenta la constante cinética: = ´ -EA

RT

k A e

b) La única forma de poder asegurar que la afirmación es falsa es que se trate de una reacción elemental, en cuyo caso el orden global de la reacción directa es igual a la suma de los coeficientes estequiométricos de los reactivos (2).

Dada la reacción elemental O3 (g) + O (g) ® 2 O2 (g), conteste a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuáles son los órdenes de reacción respecto a cada uno de los reactivos y el orden total de la reacción?.

b) ¿Cuál es la expresión de la ecuación de velocidad?.

c) Si las unidades de concentración se expresan en mol/L y las del tiempo en segundos, ¿cuáles son las unidades de la constante de velocidad?

d) ¿Qué relación existe entre la velocidad de formación de O2 y la de desaparición de O3?

M-12

(9)

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orden parcial respecto O3: 1 orden parcial respecto O: 1

orden total de la reacción: 1+1 = 2

b) v = k [O3][O]

c) k = v [O3]⋅[O]

= mol Ls (mol

L ) 2

= molL2 mol2⋅Ls =

L mols

d) La expresión matemática de velocidad de reacción: v = −d[O3]

dt = + 1 2

d[O2]

dt

v desaparición O3 = 1

2 v aparición O2

Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando en cada caso su respuesta:

a) Las reacciones exotérmicas tienen energías de activación negativas.

b) Una reacción A + B ® C + D tiene ΔH = -150 kJ y una energía de activación de 50 kJ, por

tanto la energía de activación de la reacción inversa es de 200 kJ. J-11

a) FALSA. La energía de activación de una reacción química nunca puede ser negativa por definición ya que es la energía que deben ganar los reactivos para llegar al estado de transición o complejo activado.

b) ΔH = Ea reacción directa – Ea’ reacción inversa Despejando:

Ea’ reacción inversa = Ea reacción directa - ΔH = 50 – (-150) = 200 kJ. Verdadera

Una reacción química del tipo: A (g) ® B (g) + C (g) tiene a 25 ºC una constante cinética: k

= 5×1012 L×mol-1×s-1. Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:

a) Cuál es el orden de la reacción anterior?

b) ¿Cómo se modifica el valor de la constante k si la reacción tiene lugar a una temperatura inferior?

c) ¿Por qué no coincide el orden de reacción con la estequiometría de la reacción? d) ¿Qué unidades tendría la constante cinética si la reacción fuera de orden 1? J-10

(10)

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= k·[A]a y sus unidades son moles·L-1·s-1, por lo que, si se despeja la concentración de A, se sustituyen las demás variables por sus unidades y se opera, se obtiene el coeficiente x. [A]α = v

k =

molL−1⋅s−1 Lmol−1s−1 =mol

2⋅

L−2y como la concentración de un compuesto se expresa en

mol×L-1, a = 2, por lo que el orden de la reacción es 2.

b) Al bajar la temperatura, la constante de velocidad disminuye, según la ecuación de Arrhenius, y con ella también la velocidad de reacción.

c) Porque no se trata de una reacción elemental en las cuales los órdenes parciales coinciden con los coeficientes estequiométricos de los reactivos. En el resto de reacciones no tienen por qué coincidir ya que los órdenes parciales se determinan experimentalmente.

d) La ecuación de velocidad sería del tipo: v = k [A]

k = v

[A]= mol Ls mol L

= molL

Lsmol =s

−1

El diagrama energético adjunto corresponde a una reacción química A « B + C, para la

cual DS = 60 J· K-1 y el valor absoluto de la variación de entalpia es |DH| = 45 kJ.

a) Justifique si la reacción es espontánea a 25 °C.

b) Indique si un aumento de temperatura aumentará más la velocidad de la reacción

directa A ® B + C o de la reacción inversa B + C ® A.

J-10

a) La reacción es exotérmica porque la entalpía de los productos es menor que la de los reactivos:

DH = –45 kJ

DG= DH – T·DS= –45 –298·0,06 = –62,88 kJ < 0, es espontánea.

b) Tomando logaritmos neperianos en la ecuación de Arrhenius: k = A.e –Ea/RT :

ln k = ln A

-

G%H

.

?J

Para ver cómo varía la velocidad con respecto a la Tª, derivamos la ec. anterior con respecto a la T:

$

$J(Ln k)

= +

G%

H

.

? J8

a partir de la ecuación se observa que la variación de k con la T es directamente proporcional a la Ea, y como sabemos por la ec. de velocidad que k y v son también directamente proporcionales, habrá mayor cambio en la velocidad para aquella reacción que tenga mayor Ea

(11)

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Considerando el diagrama de energía que se muestra, para la reacción A → B + C, conteste razonadamente a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál puede ser la causa de la diferencia entre la curva 1 y la 2? b) ¿Para cuál de las dos curvas la reacción transcurre a mayor velocidad?

c) ¿Qué les sucederá a las constantes de velocidad de reacción si se aumenta la temperatura?

d) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica?

S-08

a) En el caso de la curva 2, se ha añadido un catalizador POSITIVO que reduce la energía de activación. Un catalizador es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas, varía en gran medida la velocidad de un proceso químico sin apreciar apenas cambio en si mismo.

b) Para la curva 2 es mayor la velocidad de reacción porque la energía de activación es menor, según la ecuación de Arrhenius.

c) La constante de velocidad y la temperatura están relacionadas a través de la ecuación de Arrhenius: k A e= ´ -EART

, de tal manera que al aumentar la temperatura, aumenta la constante cinética y por tanto la velocidad de reacción.

d) Como la energía de los reactivos es mayor que la de los productos, la reacción es exotérmica, desprende calor.

La velocidad de la reacción A + 2 B —> C en fase gaseosa solo depende de la temperatura y de la concentración de A, de tal manera que si se duplica la concentración de A la velocidad de reacción también se duplica.

a) Justifique para qué reactivo cambia más deprisa la concentración.

b) Indique los órdenes parciales respecto de A y B y escriba la ecuación cinética. c) Indique las unidades de la velocidad de reacción y de la constante cinética. d) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de volumen a temperatura constante.

J-07

a) v = −d[A] dt =−

1 2

d[B] dt = +

d[C] dt v desaparición A = 1

(12)

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v desaparición B = 2 v desaparición A = 2 v aparición C Por tanto, cambia más deprisa la concentración de B.

b) v = k × [A]a Inicio 2v = k [2A] a

Dividiendo una entre otra: 1

2= ( 1 2)

a ® a = 1

Luego los órdenes parciales: - respecto de A: 1 - respecto de B: 0 Ecuación cinética: v = k × [A]

c) Las unidades de la velocidad de reacción son: mol Ls .

k = v [A]=

mol Ls mol L

= molL

molLs= s -1

d) Una disminución del volumen produce un aumento de [A] ya que [A] = n/V, mientras que mantener la temperatura constante hace que k no varíe. Por lo tanto, la velocidad de reacción aumenta.

La reacción 2X + Y DD X2Y tiene órdenes de reacción 2 y 1 con respecto a los reactivos X e

Y respectivamente.

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción?. Escriba la ecuación de la velocidad del proceso. b) ¿Qué relación existe entre la velocidad de desaparición de X y la de aparición de X2Y?. c) ¿En qué unidades se puede expresar la velocidad de reacción?, ¿y la de la constante de velocidad?.

d) ¿De qué factor depende el valor de la constante de velocidad?. S-07

a) El orden total de la reacción es la suma de los órdenes parciales: orden total= 2 +1 = 3

v = k ×[X]2×[Y]

b) v = −1 2

d[X]

dt = +

d[X2Y]

dt

- 1

2v X = v X2Y ® v desaparición X = 2 v aparición X2Y

(13)

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Para hallar las unidades de la k:

v = k ×[X]2×[Y] ® k = v [X]2

[Y]=

mol Ls (mol

L )

2⋅(mol

L )

= molL3

Lsmol3 = L2 smol2

d) La constante de velocidad depende tanto de la energía de activación como de la temperatura según la ecuación de Arrehenius = ´ -EA

RT

k A e .

La reacción en fase gaseosa 2 A + B → 3 C es una reacción elemental y por tanto de orden 2 respecto de A y de orden 1 respecto de B.

a) Formula la expresión para la ecuación de la velocidad.

b) Indica las unidades la velocidad de reacción y de la constante cinética.

c) Justifica cómo afecta a la velocidad de reacción un aumento de la temperatura a volumen constante.

d) Justifica cómo afecta a la velocidad de reacción un aumento de volumen a temperatura constante.

J-06

a) La expresión matemática de la velocidad de reacción es: v = k · [A]2·[B] ya que en una reacción elemental, los coeficientes estequiométricos coinciden con los órdenes parciales.

b) Las unidades de la velocidad de reacción son: mol

Ls , luego las unidades de k vendrán dadas por:

k= v

[A]2⋅[B]=

mol Ls (mol

L ) 2mol

L =

mol Ls

(mol

L )

3 = L2

mol2⋅s

c) Un aumento de la temperatura a volumen constante produce un incremento en la constante de velocidad según la ecuación de Arrehenius y por tanto en la velocidad.

-= ´ EA

RT

k A e

d) Al aumentar el volumen disminuye la concentración de los reactivos A y B, lo que se traduce en una disminución de la velocidad de reacción.

Se determinó experimentalmente que la reacción 2 A + B → P sigue la ecuación de

velocidad v = k [B]2. Contesta razonadamente si las siguientes proposiciones son

verdaderas o falsas:

(14)

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c) El valor de la constante de velocidad es función solamente de la concentración inicial de B.

d) El orden total de la reacción es 3. M-06

a) Falsa ya que la velocidad de desaparición de B es igual a la velocidad de aparición de P. v = −d[B]

dt = + d[P]

dt

b) Verdadera. Conforme va transcurriendo la reacción se va formando P (aumenta su concentración) y se van consumiendo los reactivos (disminuye sus concentraciones).

c) Falsa. El valor de la constante de velocidad no depende de las concentraciones de los reactivos sino de la temperatura y de la energía de activación según la ecuación de Arrhenius.

d) Falsa. Según la ecuación de velocidad el orden total de la reacción es 2.

La reacción A + B ® C es un proceso elemental. Responda razonadamente a las siguientes

cuestiones:

a) ¿cuáles son las unidades de la velocidad de reacción?

b) Escriba la expresión de velocidad en función de las concentraciones. c) Indique la molecularidad y los órdenes parciales de reacción.

d) ¿Se modifica la velocidad de reacción si las concentraciones iniciales de A y B se mantienen constantes pero cambia la temperatura del experimento?

M-05

a) Las unidades de la velocidad de reacción son: mol Ls . b) v = −d[A]

dt =−

d[B]

dt = +

d[C]

dt

c) Al tratarse de una reacción elemental, los coeficientes estequiométricos de la reacción química coinciden con los órdenes parciales. Luego la reacción es de orden 1 con respecto a A y de orden 1 con respecto a B. La molecularidad (número de moléculas que intervienen en el proceso) es dos, por tanto.

d) Si se modifica la temperatura, cambia la constante de velocidad y por tanto la velocidad, según la ley de Arrhenius k A e= ´ -EART

.

Para la reacción en fase gaseosa: CO + NO2 ® CO2 + NO

La ecuación de velocidad es v = k [NO2]2. Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes

afirmaciones:

(15)

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b) La constante de velocidad no depende de la temperatura porque la reacción se produce en fase gaseosa.

c) El orden total de la reacción es dos.

d) Las unidades de la constante de velocidad serán mol.L-1.s-1

S-05

a) La velocidad de la reacción se puede expresar de la siguiente forma: v = −d[CO]

dt =−

d[NO2] dt

Es verdadera ya que ambos reactivos desaparecen a la misma velocidad.

b) Falsa. La constante de velocidad depende de la temperatura según la ecuación de

Arrhenius = ´ - A

E RT

k A e . Al aumenta la temperatura, aumenta la constante cinética y por tanto la velocidad de reacción. No depende del estado de agregación de las sustancias.

c) Verdadera. De la ecuación de velocidad: v = k [NO2]2 se deduce que el orden total de la reacción es 2.

d) k = v [NO2]

2 =

mol Ls (mol

L )

2 =

molL2 mol2⋅

Ls= L mols

Luego es falsa.

La ecuación de velocidad para el proceso de reducción de HCrO4- y HSO3- en medio ácido

es:

v = k [HCrO4-]×[HSO3-]2×[H+]

Se pide:

a) Indica las unidades de la constante de velocidad k.

b) Indica el orden total de la reacción y los órdenes parciales.

c) Explique los factores que influyen en la constante de velocidad de la reacción. d) Indique de qué forma se puede aumentar la velocidad de reacción, sin variar la temperatura y la composición.

M-04

a) k = v

[HCrO4

][HSO

3

]2

[H+]= mol Ls (mol

L ) 4

= molL4

mol4⋅ Ls=

L3

mol3⋅

s

(16)

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c) La constante cinética depende de la energía de activación y de la temperatura según la

ecuación de Arrhenius: = ´ - A

E RT

k A e .

Un aumento de la temperatura hace que la constante de velocidad se incremente y, con ella también la velocidad de reacción.

Una disminución de la energía de activación (incorporando un catalizador) hace, asimismo, que aumente la constante de velocidad y, en consecuencia, que también aumente la velocidad de reacción.

d) Disminuyendo la energía de activación al incorporar un catalizador, como se ha comentado en el apartado anterior.

La reacción en fase gaseosa: A + B ® C + D es endotérmica y su ecuación cinética es: v =

k[A]2. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El reactivo A se consume más deprisa que el B.

b) Un aumento de presión total produce un aumento de la velocidad de la reacción. c) Una vez iniciada la reacción, la velocidad de reacción es constante si la temperatura no varía.

d) Por ser endotérmica, un aumento de temperatura disminuye la velocidad de reacción. S-04

a) Falsa. La velocidad de la reacción se puede expresar de la siguiente forma:

v = −d[A]

dt =− d[B]

dt

luego van desapareciendo los dos al mismo tiempo.

b) Verdadera. En el caso de gases, al aumentar la presión se incrementa la concentración de A y con ello la velocidad de la reacción.

c) Falsa. La velocidad de reacción depende de la concentración del reactivo A, a medida que va transcurriendo la reacción, esta concentración va disminuyendo y con ella también se va reduciendo la velocidad de la reacción.

d) Falsa. Un aumento de temperatura produce un incremento en la velocidad de la reacción

según la ecuación de Arrhenius = ´ - A

E RT

k A e y ello es independiente de que se trate de un proceso endotérmico o no.

Para la reacción en fase gaseosa ideal: A + B C + D cuya ecuación cinética o “ley de

velocidad” es v = k·[A], indica como varía la velocidad de reacción: a) Al disminuir el volumen del sistema a la mitad.

b) Al variar las concentraciones de los productos, sin modificar el volumen del sistema. c) Al utilizar un catalizador.

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a) Al disminuir el volumen del sistema a la mitad, aumenta la concentración de los reactivos al doble, lo que se traduce en un aumento de la velocidad.

b)Al no aparecer en la expresión de la velocidad las concentraciones de los productos C y D, la velocidad de reacción no sufre variación al modificarse estas concentraciones, pues dicha velocidad sólo depende de la concentración del reactivo A.

c) Un catalizador es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas, varía en gran medida la velocidad de un proceso químico sin apreciar apenas ningún cambio en sí mismo. Presencia de un catalizador: ¯ Ea : ­ v reacción.

d) Un aumento de la temperatura provoca un aumento en la constante cinética, analizando

la ecuación de Arrhenius = ´ - A

E RT

k A e y por tanto un aumento en la velocidad de reacción.

Mediante un diagrama de energía-coordenada de reacción, justifica en cada caso si la velocidad de reacción depende de la diferencia de energía entre:

a) reactivos y productos, en cualquier estado de agregación. b) reactivos y productos, en su estado estándar.

c) reactivos y estado de transición. d) productos y estado de transición. J-01

a y b) La velocidad de reacción no depende de la variación de entalpía en cualquier estado (estándar u otro distinto).

c) La diferencia de energía entre reactivos y estado de transición o complejo activado es la energía de activación y ésta sí que influye en la velocidad de reacción:

-= ´ EART

k A e

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suficiente energía cinética para superar la barrera, por lo que los choques serán ineficaces y disminuirá la velocidad de la reacción.

d) En este caso, lo aplicado en el apartado anterior sirve para la reacción inversa.

Razone si la velocidad de reacción depende de:

a) si el proceso es exotérmico;

b) si el proceso es espontáneo;

c) si los enlaces que se rompen son más fuertes que los que se forman;

d) la temperatura y la presión a la que se realiza el proceso.

M-01

a) La velocidad de reacción no depende de si el proceso es exotérmico, ya que no depende de DH.

b) La velocidad de reacción no depende de si el proceso es espontáneo, ya que no depende de DG.

c) La velocidad de reacción no depende de si los enlaces que se rompen son más fuertes que los que se forman.

d) La velocidad de reacción sí depende de la temperatura y la presión a la que se realiza el proceso:

- Una variación en la temperatura implica un cambio en la constante de velocidad según la ley de Arrhenius

-= ´ EA

RT

k A e

Si T ­ Þ k ­ Þ v ­

Si T ¯ Þ k ¯ Þ v ¯

- En el caso de los gases, al aumentar la presión parcial aumenta la concentración, favoreciéndose la reacción.

Los siguientes datos describen 4 reacciones químicas del tipo A + B → C + D

Reacción Energía de activación DG (kJ/mol) DH (kJ/mol)

1 1 - 2 0,2

2 0,5 5 - 0,8

3 0,7 0,7 0,6

4 1,5 - 0,5 - 0,3

Se desea saber:

a) ¿Cuál es la reacción más rápida?

b) ¿Cuál o cuáles de estas reacciones son espontáneas? c) ¿Cuál es la reacción más exotérmica?

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cualquiera de las situaciones anteriores? Justifica las respuestas:

J-00

a) Reacción 2.- La velocidad de reacción sólo depende de la Ea. Puesto que la dependencia de la velocidad con Ea está incluida en k=A.e(-Ea/R.T),vemos que a menor Ea, mayor k y por lo tanto mayor v.

b) Reacciones 1 y 4.- La espontaneidad de una reacción se calcula a partir de la energía libre de Gibbs. Una reacción es espontánea si ΔG<0

c) Reacción 2.- Una reacción es exotérmica cuando libera calor es decir cuando ΔH<0. Cuanto más energía pierda, mas calor libera al entorno y más exotérmica será.

Figure

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