QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Cinética química

Castilla-La Mancha · 2018 · Junio · Opción B
Enunciado
Justifica la certeza o falsedad de las siguientes afirmaciones acerca de la velocidad de una reacción:

a) Se modifica cuando se adiciona un catalizador.

b) Su valor numérico es constante durante todo el tiempo que dura la reacción.

c) Su valor numérico aumenta al hacerlo la temperatura a la que se realiza la reacción.

d) Sus unidades pueden ser mol·s/L
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Resultado
  • a) Verdadera: el catalizador baja la energía de activación y cambia la velocidad.
  • b) Falsa: disminuye al consumirse los reactivos.
  • c) Verdadera: con la temperatura aumenta kk (Arrhenius).
  • d) Falsa: sus unidades son mol⋅L−1⋅s−1\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}.
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Estrategia

La velocidad de reacción mide cuánto cambia la concentración por unidad de tiempo, y la ecuación de velocidad, v=k [A]m [B]nv = k\,[\text{A}]^m\,[\text{B}]^n, dice de qué depende: de las concentraciones de los reactivos y de la constante kk. A su vez, kk depende de la temperatura y de la energía de activación (ecuación de Arrhenius, k=A e−Ea/RTk = A\,e^{-E_a/RT}).

Con esas dos ideas se contestan las cuatro: el catalizador cambia EaE_a, las concentraciones cambian a lo largo de la reacción, la temperatura cambia kk y las unidades salen de la definición.
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Desarrollo

a) Verdadera. Un catalizador ofrece a la reacción un mecanismo alternativo con menor energía de activación. Según la teoría de colisiones, al bajar EaE_a aumenta la fracción de choques con energía suficiente para ser eficaces, y por tanto la constante de velocidad kk y la velocidad. (Los catalizadores negativos o inhibidores la disminuyen; en ambos casos, la velocidad se modifica.) El catalizador no se consume ni cambia el ΔH\Delta H ni la posición del equilibrio: solo hace que se alcance antes.

b) Falsa. La velocidad depende de las concentraciones de los reactivos (v=k [A]m [B]nv = k\,[\text{A}]^m\,[\text{B}]^n). A medida que la reacción avanza, los reactivos se van consumiendo, sus concentraciones disminuyen y la velocidad también: es máxima al principio y tiende a cero al final. Solo sería constante en una reacción de orden cero, que es un caso particular, no la regla general.

c) Verdadera. Al aumentar la temperatura, las moléculas tienen más energía cinética: chocan con más frecuencia y, sobre todo, aumenta mucho la fracción de choques con energía igual o superior a la de activación. En la ecuación de Arrhenius, k=A e−Ea/RTk = A\,e^{-E_a/RT}, al crecer TT el exponente se hace menos negativo y kk aumenta, así que aumenta la velocidad (como regla práctica, se duplica más o menos cada 10 °C).

d) Falsa. La velocidad es una variación de concentración dividida entre un tiempo:v=−1ad[A]dt⇒mol/Ls=mol⋅L−1⋅s−1v = -\frac{1}{a}\frac{d[\text{A}]}{dt} \quad\Rightarrow\quad \frac{\text{mol/L}}{\text{s}} = \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}Sus unidades son mol/(L⋅s)\text{mol}/(\text{L}\cdot\text{s}), no mol⋅s/L\text{mol}\cdot\text{s}/\text{L}: el tiempo va en el denominador.
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Consejo

No confundas la velocidad con la constante de velocidad: kk sí es constante durante la reacción (a TT fija), pero vv no, porque depende de las concentraciones. Es justo la trampa del apartado b).

En a) y c) justifica con la energía de activación y las colisiones eficaces; decir solo «porque lo acelera» no puntúa como justificación.
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