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Cinética química

Cataluña · 2020 · Julio
Enunciado
En muchas series policíacas hemos visto que los detectives utilizan un líquido que produce luminiscencia cuando se aplica sobre los lugares en los que hay restos de sangre. Este líquido es una disolución de luminol con peróxido de hidrógeno en medio básico. La reacción luminiscente se produce cuando el luminol es oxidado por el oxígeno que se forma al descomponerse el agua oxigenada:2 H2O2(aq)→O2(g)+2 H2O(aq)Catalizador, Fe2+ΔH∘<02\,\text{H}_2\text{O}_2(aq) \rightarrow \text{O}_2(g) + 2\,\text{H}_2\text{O}(aq)\qquad \text{Catalizador, Fe}^{2+}\qquad \Delta H^\circ < 0Un requisito imprescindible es la presencia de un catalizador para la reacción anterior. En la detección de sangre, el catalizador es el hierro de la hemoglobina presente en los glóbulos rojos.

a) (1,25 puntos) Para la reacción de descomposición del agua oxigenada:
— Dibuje el diagrama energético de la reacción catalizada y de la no catalizada.
— Compare la variación de entalpía de la reacción catalizada y de la no catalizada.

b) (1,25 puntos) Teniendo en cuenta el modelo del estado de transición:
— ¿Qué es la energía de activación?
— Compare las energías de activación de la reacción catalizada y de la no catalizada.
— ¿Cómo se modifica la velocidad de reacción si aumentamos la temperatura?
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Resultado
El catalizador no cambia ΔH\Delta H (los niveles de reactivos y productos son los mismos), pero rebaja la energía de activación: EAE_A (catalizada) <EA< E_A (no catalizada).

Al aumentar la temperatura, más moléculas superan la energía de activación y la velocidad de reacción aumenta.
Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.
a)

Diagrama energético y variación de entalpía

0,75 p. Diagrama energético:
Diagrama de energía frente al progreso de la reacción: los reactivos están más arriba que los productos (ΔH < 0); la curva de la reacción no catalizada tiene un máximo más alto que la de la catalizada, y las flechas verticales desde el nivel de los reactivos marcan la energía de activación de cada una
Diagrama de energía frente al progreso de la reacción: los reactivos están más arriba que los productos (ΔH < 0); la curva de la reacción no catalizada tiene un máximo más alto que la de la catalizada, y las flechas verticales desde el nivel de los reactivos marcan la energía de activación de cada una
Rótulos de la figura: energía; EAE_A de la reacción no catalizada; EAE_A de la reacción catalizada; EreactivosE_{\text{reactivos}}; EproductosE_{\text{productos}}; progreso de la reacción.

0,5 p. La catálisis de la reacción no influye en la variación de entalpía. La energía de reactivos y productos es la misma con o sin catalizador.

b)

Descripciones de acuerdo con el modelo del estado de transición

0,5 p. Cuando las moléculas de los reactivos se aproximan, experimentan una deformación que, en el choque, origina un estado intermedio de alta energía y corta duración llamado estado de transición. La energía adicional que deben absorber las moléculas de los reactivos para que al chocar formen el estado de transición es la energía de activación.

0,35 p. La energía de activación EAE_A de la reacción catalizada es menor que la de la no catalizada.

0,4 p. El aumento de temperatura hace que un porcentaje más alto de moléculas tengan E>EaE > E_a y puedan superar la barrera energética para pasar a productos; por tanto, la reacción es más rápida.

Corrección oficial en PDF (original en catalán)

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