QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Cinética química

Andalucía · 2020 · Reserva 4
Enunciado
Bloque B · B6. La reacción A+2 B→C\text{A} + 2\,\text{B} \rightarrow \text{C} es de orden cero con respecto a A\text{A}, orden 2 respecto a B\text{B} y su constante de velocidad vale 0,053 mol−1⋅L⋅s−10{,}053\ \text{mol}^{-1}\cdot\text{L}\cdot\text{s}^{-1}.

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción?

b) ¿Cuál es la velocidad si las concentraciones iniciales de A\text{A} y de B\text{B} son 0,48 M0{,}48\ \text{M} y 0,35 M0{,}35\ \text{M}, respectivamente?

c) ¿Cómo se modifica la velocidad si la concentración inicial de A\text{A} se reduce a la mitad?
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Resultado
  a) Orden total=2  \boxed{\;\textbf{a) Orden total} = 2\;}  b) v=6,49⋅10−3 mol L−1s−1  \boxed{\;\textbf{b) } v = 6{,}49\cdot 10^{-3}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\text{s}^{-1}\;}  c) No cambia: la reaccioˊn es de orden cero respecto a A  \boxed{\;\textbf{c) No cambia: la reacción es de orden cero respecto a A}\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Lo primero es escribir la ecuación de velocidad con los órdenes que da el enunciado, no con los coeficientes estequiométricos:v=k [A]0[B]2=k [B]2v = k\,[\text{A}]^0[\text{B}]^2 = k\,[\text{B}]^2Fíjate en la consecuencia: como el exponente de A\text{A} es cero, su concentración desaparece de la expresión. Eso resuelve directamente el apartado c) y explica por qué el dato de 0,48 M0{,}48\ \text{M} es, en realidad, irrelevante para el cálculo de b).

Las unidades de kk confirman el orden total: mol−1L s−1\text{mol}^{-1}\text{L}\,\text{s}^{-1} corresponde a una cinética de segundo orden.
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Desarrollo

a) Orden total de la reacción.

El orden total es la suma de los órdenes parciales:n=0+2=2(reaccioˊn de segundo orden)n = 0 + 2 = \mathbf{2} \qquad (\text{reacción de segundo orden})Es coherente con las unidades de la constante: para un orden nn, las unidades de kk son mol1−nLn−1s−1\text{mol}^{1-n}\text{L}^{n-1}\text{s}^{-1}, que con n=2n = 2 dan mol−1L s−1\text{mol}^{-1}\text{L}\,\text{s}^{-1}, exactamente las del enunciado.

Conviene destacar que el orden no coincide con los coeficientes estequiométricos: si se dedujera de la ecuación química, el orden respecto a A\text{A} sería 1 y el total 3. Los órdenes son magnitudes experimentales, que dependen del mecanismo de reacción.

b) Velocidad inicial.v=k [B]2=0,053⋅(0,35)2=0,053⋅0,1225v = k\,[\text{B}]^2 = 0{,}053 \cdot (0{,}35)^2 = 0{,}053 \cdot 0{,}1225v=6,49⋅10−3 mol L−1s−1v = \mathbf{6{,}49\cdot 10^{-3}\ mol\,L^{-1}s^{-1}}La concentración de A\text{A} no interviene: al estar elevada a cero, [A]0=1[\text{A}]^0 = 1 sea cual sea su valor.

c) No se modifica: la velocidad sigue siendo 6,49⋅10−3 mol L−1s−16{,}49\cdot 10^{-3}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\text{s}^{-1}.v′=k [B]2=vv' = k\,[\text{B}]^2 = vAl ser la reacción de orden cero respecto a A\text{A}, su concentración no aparece en la ecuación de velocidad y variarla no tiene efecto alguno.

Físicamente, un orden cero suele indicar que la etapa lenta del mecanismo no involucra a A\text{A} (por ejemplo, A\text{A} interviene en un paso rápido posterior), o que el reactivo está en tal exceso —o saturando un catalizador— que su concentración es prácticamente constante durante la reacción.
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Consejo

La idea que hay que tener clarísima es que los órdenes de reacción no se leen de la ecuación ajustada: se determinan experimentalmente. Aquí, el coeficiente de A\text{A} es 1 y su orden es 0, lo que sería imposible de adivinar mirando la estequiometría.

El dato de [A]=0,48 M[\text{A}] = 0{,}48\ \text{M} está puesto a propósito para ver si lo usas donde no debes. Escribe primero la ecuación de velocidad y luego sustituye: así el dato sobrante se descarta solo.

Y no olvides las unidades de vv: mol L−1s−1\text{mol}\,\text{L}^{-1}\text{s}^{-1}. Un resultado numérico sin unidades, o con las de kk, se penaliza aunque el número sea correcto.
Paso 1 de 3
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