QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Cinética química

Castilla-La Mancha · 2022 · Junio

Enunciado

Para la reacción química en fase gaseosa:

4\,\text{HBr} + \text{O}_2 \longrightarrow 2\,\text{H}_2\text{O} + 2\,\text{Br}_2

se sabe que la velocidad de reacción viene dada por la expresión

v = k\,[\text{HBr}][\text{O}_2]

.

a) (0,5 puntos) Indique el orden de reacción.

b) (0,5 puntos) Para la constante de velocidad, indique sus unidades, sabiendo que las unidades de la velocidad de reacción son

\text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}

y las unidades de concentración son

\text{mol}\,\text{L}^{-1}

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Resultado

a) Orden 1 respecto de HBr y 1 respecto de $\text{O}_2$ ; orden total 2.
b) $[k] = \text{L}\,\text{mol}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ( $\text{M}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El orden de reacción se lee en los exponentes de la ecuación de velocidad, no en los coeficientes de la reacción ajustada: aquí la ecuación química tiene un 4 delante del HBr, pero en la ley de velocidad el HBr aparece elevado a 1. Para las unidades de

k

, se despeja

k

de la ecuación de velocidad y se sustituyen las unidades de cada magnitud.

Desarrollo

a) Orden de reacción

v = k\,[\text{HBr}]^1\,[\text{O}_2]^1

Orden parcial respecto del HBr: 1.
Orden parcial respecto del $\text{O}_2$ : 1.
Orden total: $1 + 1 =$ 2 (reacción de segundo orden).

Que los órdenes (1 y 1) no coincidan con los coeficientes estequiométricos (4 y 1) indica que la reacción no transcurre en una sola etapa: ocurre por un mecanismo de varias etapas, y la ecuación de velocidad refleja la etapa lenta. (Un choque simultáneo de cinco moléculas sería prácticamente imposible.)

b) Unidades de la constante de velocidad

Despejando

k

k = \frac{v}{[\text{HBr}]\,[\text{O}_2]}

[k] = \frac{\text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}}{(\text{mol}\,\text{L}^{-1})(\text{mol}\,\text{L}^{-1})} = \frac{\text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}}{\text{mol}^2\,\text{L}^{-2}} = \text{L}\,\text{mol}^{-1}\,\text{s}^{-1}

Es la unidad típica de cualquier reacción de orden total 2.

Consejo

No leas el orden en la ecuación química ajustada: sería 4 + 1 = 5, que es justo el error que busca esta pregunta. Los órdenes se determinan experimentalmente y solo coinciden con los coeficientes en una reacción elemental.

Para las unidades de $k$ , un atajo: con orden total $n$ , $[k] = \text{mol}^{1-n}\,\text{L}^{n-1}\,\text{s}^{-1}$ .