QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Cinética química

Andalucía · 2019 · Reserva 3 · Opción B

Enunciado

Opción B · Cuestión 4. Si la reacción

2\,\text{A} \rightarrow \text{B} + \text{C}

es de primer orden, justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) La velocidad de la reacción disminuye al formarse cantidades crecientes de

\text{B}

\text{C}

.

b) La ecuación de velocidad es

v = [\text{A}]^2

.

c) Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de la reacción.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) Verdadera, porque } [\text{A}] \text{ disminuye (no por } \text{B} \text{ y } \text{C})\;}

\boxed{\;\textbf{b) Falsa: } v = k\,[\text{A}]\;}

\boxed{\;\textbf{c) Verdadera (Arrhenius)}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe la ecuación de velocidad con el orden que da el enunciado, no con el coeficiente estequiométrico:

v = k\,[\text{A}]^1 = k\,[\text{A}]

Con ella delante:

a) hay que ver qué le ocurre a $[\text{A}]$ conforme avanza la reacción.
b) se contesta comparando con la expresión correcta (y fijándose en si falta algo).
c) se justifica con la ecuación de Arrhenius.

Desarrollo

a) Verdadera.

Conforme la reacción avanza, se consume

\text{A}

y se forman

\text{B}

\text{C}

. Al disminuir

[\text{A}]

, disminuye también la velocidad:

v = k\,[\text{A}] \qquad\Longrightarrow\qquad [\text{A}] \downarrow \;\Rightarrow\; v \downarrow

Conviene precisar el porqué: la velocidad no baja porque

\text{B}

\text{C}

frenen la reacción (no aparecen en la ecuación de velocidad ni influyen en ella), sino porque su formación implica el consumo de $\text{A}$ . La afirmación es correcta, pero la causa directa es la desaparición del reactivo.

b) Falsa.

Hay dos errores en esa expresión:

El exponente: el enunciado dice que la reacción es de primer orden, luego el exponente de $[\text{A}]$ es 1, no 2. El coeficiente estequiométrico (el 2 de $2\,\text{A}$ ) no determina el orden, que es una magnitud experimental dependiente del mecanismo.
Falta la constante de velocidad $k$ : sin ella la igualdad ni siquiera es dimensionalmente coherente.

\text{Correcto:} \qquad v = k\,[\text{A}]

c) Verdadera.

Al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética media de las partículas, de modo que crece la fracción de choques con energía igual o superior a la de activación. La dependencia la recoge la ecuación de Arrhenius:

k = A\,e^{-E_a/RT}

Al subir

T

, el exponente se hace menos negativo y

k

crece exponencialmente; como

v = k[\text{A}]

, la velocidad aumenta. Además, los choques son más frecuentes, aunque este efecto es mucho menos importante que el energético.

Como referencia práctica: en muchas reacciones, un aumento de

10\ ^\circ\text{C}

aproximadamente duplica la velocidad.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

La idea que hay que tener grabada es que el orden de reacción no se lee de la ecuación ajustada. Aquí el coeficiente es 2 y el orden es 1, y esa discrepancia es justo lo que el apartado b) quiere comprobar.

En a), la afirmación es cierta pero la redacción es tramposa. Matizar la causa — $\text{B}$ y $\text{C}$ no frenan nada, simplemente su formación consume $\text{A}$ — es lo que convierte un «sí» en una respuesta razonada.

Y en c), cita la ecuación de Arrhenius y explica el mecanismo (más choques con energía suficiente). Decir solo «porque hay más choques» es incompleto: el efecto dominante es el energético, no el de frecuencia.