QuímicaMedio2 pts
Cinética química
Comunidad de Madrid · 2022 · Julio (coincidentes)
Enunciado
Para la siguiente reacción en fase gaseosa se tiene un valor de :
a) (0,5 puntos) Determine el orden total de la reacción.
b) (0,5 puntos) Justifique si se trata de una reacción elemental.
c) (0,5 puntos) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de volumen a temperatura constante.
d) (0,5 puntos) Justifique, mediante la ecuación de Arrhenius, cómo afecta a la constante cinética una disminución de la temperatura.
a) (0,5 puntos) Determine el orden total de la reacción.
b) (0,5 puntos) Justifique si se trata de una reacción elemental.
c) (0,5 puntos) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción una disminución de volumen a temperatura constante.
d) (0,5 puntos) Justifique, mediante la ecuación de Arrhenius, cómo afecta a la constante cinética una disminución de la temperatura.
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Resultado
- a) Orden total 1.
- b) No es elemental: si lo fuera, sería de orden 2.
- c) Aumenta y, con ella, la velocidad.
- d) La constante cinética disminuye.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
Las unidades de dan el orden: la velocidad se mide en , y si va en , la concentración tiene que estar elevada a 1.
Una reacción elemental tiene órdenes iguales a sus coeficientes estequiométricos. El resto (volumen y temperatura) se razona con la ecuación de velocidad y con la de Arrhenius.
Una reacción elemental tiene órdenes iguales a sus coeficientes estequiométricos. El resto (volumen y temperatura) se razona con la ecuación de velocidad y con la de Arrhenius.
2
Desarrollo
a) Orden total.
Con , igualando unidades:La reacción es de orden total 1: .
b) ¿Es elemental?
No. Si ocurriera en un solo paso (reacción elemental), haría falta el choque de dos moléculas de A, sería bimolecular y su orden sería 2, igual al coeficiente estequiométrico de A. Como el orden es 1, la reacción no puede ser elemental: transcurre por un mecanismo de varias etapas en el que la etapa lenta solo depende de una molécula de A.
c) Disminución del volumen a temperatura constante.
Al reducir el volumen, la misma cantidad de A ocupa menos espacio: su concentración aumenta (si el volumen se reduce a la mitad, se duplica). La constante no cambia, porque la temperatura es la misma. Como , la velocidad de reacción aumenta, en la misma proporción que la concentración.
d) Disminución de la temperatura.
Según la ecuación de Arrhenius,al disminuir el cociente aumenta, el exponente se hace más negativo y la exponencial disminuye: la constante cinética disminuye (y de forma muy marcada, porque la dependencia es exponencial). Hay menos moléculas con energía suficiente para superar la energía de activación, así que la reacción va más despacio.
Con , igualando unidades:La reacción es de orden total 1: .
b) ¿Es elemental?
No. Si ocurriera en un solo paso (reacción elemental), haría falta el choque de dos moléculas de A, sería bimolecular y su orden sería 2, igual al coeficiente estequiométrico de A. Como el orden es 1, la reacción no puede ser elemental: transcurre por un mecanismo de varias etapas en el que la etapa lenta solo depende de una molécula de A.
c) Disminución del volumen a temperatura constante.
Al reducir el volumen, la misma cantidad de A ocupa menos espacio: su concentración aumenta (si el volumen se reduce a la mitad, se duplica). La constante no cambia, porque la temperatura es la misma. Como , la velocidad de reacción aumenta, en la misma proporción que la concentración.
d) Disminución de la temperatura.
Según la ecuación de Arrhenius,al disminuir el cociente aumenta, el exponente se hace más negativo y la exponencial disminuye: la constante cinética disminuye (y de forma muy marcada, porque la dependencia es exponencial). Hay menos moléculas con energía suficiente para superar la energía de activación, así que la reacción va más despacio.
3
Consejo
El orden no se lee de los coeficientes de la ecuación química salvo en una reacción elemental: aquí el coeficiente es 2 y el orden es 1. Precisamente esa discrepancia es la prueba de que no es elemental.
En c) la clave es separar los dos efectos: el volumen cambia la concentración; la temperatura cambia la constante.
Paso 1 de 3
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