Actividad 7: Cinética Química

1) Admitiendo que la velocidad de las reacciones se duplica cada 10 °C que aumenta la temperatura y, sabiendo que una sal, en 20 minutos se descompone un 90 %, ¿cuánto habría tardado si se hubiera calentado 20 °C más?.
Respuesta: 5 minutos

2) Si la velocidad de oxidación del zinc por el ácido clorhídrico es proporcional a su superficie, ¿cuánto más rápidamente se disolverán 1000 cubos de zinc de 1 cm ³ cada uno que uno de 1 dm ³?.
Respuesta: 10 veces

3) Describa aplicando el principio de Le Châtelier como afectará un aumento de presión a estas reacciones:
a) H2(g) + Cl2(g) « 2.HCl(g) b) 2.H2(g) + O2(g) « 2.H2O(g)
Respuesta: a) No la afecta b) La favorece

4) Calcular la constante de equilibrio de:
H2(g) + I2(g) « 2.HI(g)
si a una temperatura t es:
[H2] = 0,09 moles/litro
[I2] = 0,009 moles/litro
[HI] = 0,21 moles/litro
Respuesta: 54,4

5) En un recipiente cerrado a 200 °C y 760 mm de Hg de presión, el sistema en equilibrio:
PCl5 « Cl2 + PCl3 H = -30 kcal/mol
dió la siguiente concentración:
[PCl3] = [Cl2] = 0,096 moles/litro
[PCl5] = 0,45 moles/litro
calcular:
a) La constante de equilibrio. b) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la temperatura. c) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante una disminución de la presión. d) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la concentración de PCL5.
e) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante la presencia de un catalizador.
Respuesta: a) 2,04.10-2 moles/litro b) Disminuye la concentración de Cl2 y PCl3c) Aumenta la concentración de Cl2 y PCl3d) Aumenta la concentración de Cl2 y PCl3 e) No varía la concentración

6)Responder:
Siendo la reacción:
H2 + Cl2 « 2.HCl
exotérmica, ¿qué sucede al variar la temperatura?, explique que pasa ante un aumento y ante una disminución de temperatura.
1) En la tabla siguiente se dan las velocidades de reacción de A y B para diversas concentraciones de ambas especies. Dedúzcanse y la constante de velocidad k correspondiente a la reacción cinética: v = k[A] [B]
Experimento
[A] 104M
[B] 105M
v(ms-1)
1
2
3
2,3
4,6
9,2
3,1
6,2
6,2
5,2.10-4
4,6.10-³
1,664.10-2
v3/v2 = [A3] / [A2] k no varía porque no varía ni la temperatura ni la naturaleza de los reactivos.
Para poder aplicar este método la reacción tiene que transcurrir muy poco (sólo hasta un máximo del 10%).
1,664.10-2 / 4,16.10-³
= 4
= [A3] / [A2]
= 2
= 4

= 2
Se trata de una reacción de segundo orden con relación al reactivo A.
v2/v1
8
= k[A2] ² [B2] / k[A1] ²[B1]
= 2 ² . 2
= 4,16.10-³/5,2.10-4
=
= 8
= 1
La reacción es de orden uno con respecto al reactivo B.
La reacción global es de orden 3.
Hallamos "k" mediante sustitución (lo hacemos en los 3 casos y hallamos la media).
k = 3,15.108 m ²s-1
2) En una reacción de primer orden se transforma el 20% en 30 minutos. Calcular el tiempo necesario para que la transformación sea del 95%.
ln C0/C = kt
ln C0/0,8C0 = 30k ® k = ¹/30ln 1/0,8 ® k = 7,4.10-³ min-1
ln C0/0,05C0 = 7,4.10-³min-1 t ® t = 402 min
3) El amoniaco se descompone por acción de un filamento de tungsteno caliente según la reacción dada. La reacción se sigue por el cambio de presión, habiéndose observado a distintos tiempos los aumentos de presión reflejados en el cuadro. Sabiendo que la presión inicial era 200 torr. Calcúlese la constante de velocidad en unidades de presión.
2NH3 ® N2 + 3H2
t(s)
100
200
400
600
800
1000
P
PT
11
211
22,1
222,1
44
244
66,3
266,3
87,9
287,9
110
310
Respuesta:
Empezamos con reacciones de orden 0.
P0 = 200 torr
-dC/dt = kC° = k ® dC = k dt
C0-C = kt ® C = C0 - kt
Vamos a hacer una transformación. Esta ecuación es para concentración en moles por litro, nosotros queremos trabajar con unidades de presión, por ello usaremos una expresión equivalente para la presión.
P = P0 - kt
Esta gráfica no nos da ninguna información ya que necesito una representación de la P(NH3) en función del tiempo.
P0(NH3) = 200 torr.
Transcurrido cierto tiempo podemos suponer que la presión disminuye.
2NH3(g)
P(t)
®
P0-x
N2(g)
x/2
+ 3H2(g)
3x/2
PT = (P0-x) + x/2 + 3x/2 = P0 + x
Nosotros sabemos que: PT-P0 = x
P(NH3) = P0-x = P0- P
t(s)
100
200
400
600
800
1000
P NH3
189
177,9
156
133,7
112,1
90
Ahora represento
P(NH3) frente a t:
k = pendiente = 0,11
Ecuación de orden 0 ® 200
4) La velocidad de una reacción a 30°C es el doble que a 20°C. Calcula la energía de activación.
Respuesta:
K = A.e-Ea/RT
V30/V20 = 2
ln K = -Ea/RT + ln A ® ln K2/K1 = Ea/R (1/T1 - 1/T2)
Suponemos que los cambios de concentración son despreciables.
V30/V20 = K20/K30 = 2
ln 2 = Ea/1,987 (1/293 - 1/303)
Ea = 12227 cal mol-1 ®Ea = 12,22 Kcal mol-1