Problema resuelto de Química: Cinética químicaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2019 · Junio · Opción A

a) Unidades de la velocidad: verdadera

La velocidad de reacción se define como la variación de la concentración de un reactivo o producto (dividida por su coeficiente estequiométrico) por unidad de tiempo:$$v = -\frac{1}{a}\,\frac{d[\text{A}]}{dt}$$Es un cociente entre una concentración ($\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$) y un tiempo ($\text{s}$), así que sus unidades son $\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$ en cualquier reacción, sea cual sea su orden. Lo que depende del orden son las unidades de la constante de velocidad $k$ (en d) se ve un ejemplo). Solo cambiarían si el tiempo se midiera en otra unidad (minutos, horas), pero seguirían siendo de concentración entre tiempo.

b) Catalizador y exotermicidad: falsa

Un catalizador proporciona un mecanismo alternativo con una energía de activación menor, de modo que la reacción es más rápida. Pero no modifica la energía de los reactivos ni la de los productos, y la entalpía de reacción es la diferencia entre ambas:$$\Delta H = H_{\text{productos}} - H_{\text{reactivos}}$$$\Delta H$ es la misma con y sin catalizador: la reacción no se hace ni más ni menos exotérmica.

c) Velocidad y temperatura: verdadera

La constante de velocidad depende de la temperatura según la ecuación de Arrhenius:$$k = A\,e^{-E_a/(RT)}$$Al aumentar $T$, el exponente $-E_a/(RT)$ es menos negativo, $k$ crece y la velocidad aumenta. Según la teoría de colisiones, a mayor temperatura las moléculas chocan con más frecuencia y, sobre todo, una fracción mayor de los choques supera la energía de activación.

d) Constante de velocidad: falsa

Para una reacción de segundo orden respecto de A:$$v = k\,[\text{A}]^2 \quad\Longrightarrow\quad k = \frac{v}{[\text{A}]^2}$$$$k = \frac{6{,}8\cdot 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}}{(0{,}17\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2} = 0{,}235\ \text{mol}^{-1}\cdot\text{L}\cdot\text{s}^{-1}$$La constante vale $0{,}235\ \text{mol}^{-1}\cdot\text{L}\cdot\text{s}^{-1}$, no $0{,}04$. (El valor 0,04 sale de dividir $v$ entre $[\text{A}]$ sin elevar al cuadrado, que sería lo propio de una reacción de primer orden, y entonces sus unidades serían $\text{s}^{-1}$.)