QuímicaFácil2 pts

Cinética química

Comunidad de Madrid · 2022 · Junio (coincidentes)
Enunciado
La reacción en fase gaseosa A+B→C\text{A} + \text{B} \rightarrow \text{C} es exotérmica y su ecuación cinética es v=k [A]2 [B]v = k\,[\text{A}]^2\,[\text{B}].

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

b) (0,5 puntos) Calcule cuánto varía la velocidad de la reacción si se duplica la concentración de ambos reactivos.

c) (0,5 puntos) Si aumenta la temperatura, ¿qué le ocurre a la velocidad de la reacción?

d) (0,5 puntos) Si la reacción transcurre en presencia de un catalizador, ¿qué le ocurre a la velocidad de la reacción?
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Resultado
  • a) Orden total 3.
  • b) La velocidad se multiplica por 8.
  • c) Aumenta: crece kk (Arrhenius), hay más choques eficaces.
  • d) Aumenta: el catalizador abre un camino con menor energía de activación.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La ecuación de velocidad da los órdenes parciales (los exponentes) y su suma es el orden total. Para b), escribe la velocidad con las nuevas concentraciones y divide entre la de antes. En c) y d), la velocidad cambia a través de la constante kk: la temperatura y el catalizador la modifican (ecuación de Arrhenius). Que la reacción sea exotérmica no influye en ninguna de las dos respuestas.
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Desarrollo

a) Orden total.

Orden 2 respecto de A y orden 1 respecto de B:n=2+1=3n = 2 + 1 = 3b) Se duplican [A][\text{A}] y [B][\text{B}].v′=k (2[A])2 (2[B])=22⋅2⋅k [A]2[B]=8 vv' = k\,(2[\text{A}])^2\,(2[\text{B}]) = 2^2\cdot 2\cdot k\,[\text{A}]^2[\text{B}] = 8\,vLa velocidad se hace 8 veces mayor.

c) Aumento de temperatura: la velocidad aumenta.

Según la ecuación de Arrhenius,k=A e−Ea/RTk = A\,e^{-E_a/RT}al aumentar TT crece kk (de forma exponencial) y, con las mismas concentraciones, aumenta la velocidad. Desde la teoría de colisiones: las moléculas se mueven más deprisa y, sobre todo, aumenta la fracción de choques con energía suficiente para superar la energía de activación. Esto ocurre igual en una reacción exotérmica que en una endotérmica: el carácter exotérmico afectaría al equilibrio, no a la velocidad.

d) Con catalizador: la velocidad aumenta.

El catalizador ofrece un mecanismo alternativo con menor energía de activación. Con EaE_a menor, la exponencial de Arrhenius es mayor, kk crece y la reacción va más deprisa. El catalizador no se consume y no cambia ni la entalpía de la reacción ni el estado final: solo hace que se llegue antes.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

No dejes que el dato «exotérmica» te despiste: la temperatura siempre aumenta la velocidad de una reacción. Lo que depende de si es exotérmica o endotérmica es hacia dónde se desplaza el equilibrio.

En b) eleva el factor 2 a cada orden: 222^2 por A y 212^1 por B.
Paso 1 de 3
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