QuímicaFácil2 pts

Cinética química

Comunidad de Madrid · 2020 · Julio (coincidentes)

Enunciado

La reacción

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

tiene como ley de velocidad:

v = k\,[\text{A}]^2

.

a) (0,5 puntos) Indique los órdenes parciales de reacción respecto de A y B, y el orden total de reacción.

b) (0,5 puntos) Determine las unidades de la constante de velocidad.

c) (0,5 puntos) Justifique cuál de los dos reactivos se consume más rápido.

d) (0,5 puntos) Explique cómo se modifica la constante de velocidad si se añade más reactivo B.

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Resultado

a) Orden 2 respecto de A, 0 respecto de B; orden total 2.
b) $\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$ .
c) B, que se consume al doble de velocidad que A.
d) No cambia: $k$ solo depende de la temperatura y del catalizador.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

La ley de velocidad es experimental y dice los órdenes: B no aparece en ella, así que su orden es cero. La estequiometría (1 A por cada 2 B) dice, en cambio, a qué ritmo relativo se gasta cada reactivo. Y la constante de velocidad solo depende de la temperatura (y de un catalizador), nunca de las concentraciones.

Desarrollo

a) Órdenes de reacción.

En

v = k\,[\text{A}]^2\,[\text{B}]^0

Orden parcial respecto de A: 2.
Orden parcial respecto de B: 0 (la velocidad no depende de su concentración).
Orden total: $2 + 0 =$ 2.

b) Unidades de $k$ .

k = \frac{v}{[\text{A}]^2} \;\Rightarrow\; [k] = \frac{\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}}{(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2} = \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}

c) Reactivo que se consume más rápido.

v = -\frac{d[\text{A}]}{dt} = -\frac{1}{2}\,\frac{d[\text{B}]}{dt} \;\Rightarrow\; -\frac{d[\text{B}]}{dt} = 2\left(-\frac{d[\text{A}]}{dt}\right)

Por cada mol de A que reacciona se consumen dos de B: B se consume el doble de rápido que A. Que el orden respecto de B sea cero no cambia esto: B se gasta igualmente, aunque su concentración no influya en la velocidad.

d) Efecto de añadir más B sobre $k$ .

La constante de velocidad no se modifica.

k

depende de la naturaleza de la reacción, de la temperatura (ecuación de Arrhenius,

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

) y de la presencia de catalizadores, pero no de las concentraciones de los reactivos. Además, en este caso tampoco cambia la velocidad, porque la reacción es de orden cero respecto de B.

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

(En la simulación,

k

y las concentraciones son ilustrativas.)

Consejo

Que B no esté en la ley de velocidad no significa que no reaccione: significa que su concentración no afecta a la velocidad. El consumo de cada reactivo lo marca la estequiometría.

En d) distingue bien entre velocidad y constante de velocidad: añadir un reactivo puede cambiar la primera (si su orden no es cero), pero nunca la segunda.

Paso 1 de 3

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