Cinética química

a) VERDADERA.

La estequiometría de la reacción es $1\!:\!1$: por cada mol de $\text{CO}$ que desaparece desaparece exactamente un mol de $\text{NO}_2$.$$-\frac{d[\text{CO}]}{dt} = -\frac{d[\text{NO}_2]}{dt} = +\frac{d[\text{CO}_2]}{dt} = +\frac{d[\text{NO}]}{dt} = v$$Que la ecuación de velocidad no contenga al $\text{CO}$ no significa que no se consuma: significa que su concentración no influye en la velocidad (es de orden cero respecto a él). Pero se gasta al mismo ritmo que el $\text{NO}_2$, porque los coeficientes son iguales.

Esa aparente paradoja se explica por el mecanismo: la etapa lenta implica dos moléculas de $\text{NO}_2$$$\text{NO}_2 + \text{NO}_2 \xrightarrow{\;\text{lenta}\;} \text{NO}_3 + \text{NO}$$y el $\text{CO}$ solo interviene en una etapa rápida posterior:$$\text{NO}_3 + \text{CO} \xrightarrow{\;\text{rápida}\;} \text{NO}_2 + \text{CO}_2$$Sumando ambas se recupera la reacción global, y la ley de velocidad la marca la etapa lenta: $v = k[\text{NO}_2]^2$.

b) FALSA.

La constante de velocidad depende de la temperatura siempre, con independencia de la fase en que ocurra la reacción. Lo cuantifica la ecuación de Arrhenius:$$k = A\,e^{-E_a/RT}$$Al aumentar $T$, el exponente se hace menos negativo y $k$ crece de forma exponencial. Microscópicamente: más moléculas superan la energía de activación y los choques son más frecuentes y energéticos.

Como regla aproximada, un aumento de $10\ ^\circ$C duplica la velocidad de muchas reacciones.

La fase (gas, líquido o disolución) influye en el valor de $A$ y de $E_a$, pero no elimina la dependencia con $T$. De hecho, $k$ solo cambia con la temperatura y con la presencia de un catalizador (que rebaja $E_a$).

c) FALSA. El orden total es 2, no 1.

El orden total es la suma de los exponentes de la ecuación de velocidad:$$v = k\,[\text{NO}_2]^2\,[\text{CO}]^0$$$$n_{\text{total}} = 2 + 0 = \mathbf{2}$$El razonamiento del enunciado confunde dos ideas distintas: es cierto que la velocidad solo depende de la concentración de $\text{NO}_2$ (el $\text{CO}$ es de orden cero), pero eso no hace que el orden sea 1: el exponente del $\text{NO}_2$ es 2.

Comprobación con las unidades de $k$. Para un orden total $n$, las unidades son $\text{mol}^{1-n}\cdot\text{L}^{n-1}\cdot\text{s}^{-1}$. Con $n = 2$:$$[k] = \text{mol}^{-1}\cdot\text{L}\cdot\text{s}^{-1}$$Si el orden fuese 1, las unidades serían simplemente $\text{s}^{-1}$.