Problema resuelto de Química: Cinética químicaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2020 · Julio

a) Falsa. La velocidad de la reacción se relaciona con la de cada especie a través de sus coeficientes:$$v = -\frac{d[\text{A}]}{dt} = -\frac{d[\text{B}]}{dt} = \frac{1}{2}\,\frac{d[\text{C}]}{dt} = \frac{d[\text{D}]}{dt}$$A y B tienen el mismo coeficiente (1): por cada mol de A que reacciona lo hace un mol de B, así que se consumen a la misma velocidad. Que la ecuación de velocidad dependa solo de [A] no cambia esto: indica de qué depende la rapidez de la reacción, no que A se gaste antes.

b) Verdadera. La reacción es de orden total 2. Despejando $k$ y poniendo unidades (concentración en mol/L y tiempo en minutos):$$k = \frac{v}{[\text{A}]^2} \;\Longrightarrow\; \frac{\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{min}^{-1}}{(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2} = \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{min}^{-1}$$Son las unidades de una constante de segundo orden (igual de válidas que $\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$ si el tiempo se mide en segundos).

c) Falsa. Aunque la temperatura no varíe, y con ella $k$, a medida que avanza la reacción se consume A y su concentración disminuye. Como $v = k\,[\text{A}]^2$, la velocidad disminuye con el tiempo. Solo sería constante en una reacción de orden cero.

d) Falsa. Lo que se cuadruplica es la velocidad, no la constante:$$v' = k\,(2[\text{A}])^2 = 4\,k\,[\text{A}]^2 = 4v$$La constante de velocidad no depende de las concentraciones: a temperatura constante (y sin catalizador) su valor no cambia. Según la ecuación de Arrhenius, $k = A\,e^{-E_a/RT}$, solo varía con la temperatura y la energía de activación.