Problema resuelto de Química: Cinética químicaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2022 · Julio

a) Efecto de la concentración de H₂O₂

Como la reacción es de orden 1 respecto del $\text{H}_2\text{O}_2$, la velocidad es directamente proporcional a su concentración: si $[\text{H}_2\text{O}_2]$ se duplica, $v$ se duplica. Solo no tendría efecto si el orden respecto del $\text{H}_2\text{O}_2$ fuera cero. La afirmación es falsa.

b) Efecto de la temperatura

La constante de velocidad depende de la temperatura según la ecuación de Arrhenius:$$k = A\,e^{-E_a/RT}$$Al aumentar $T$, el exponente $-E_a/RT$ se hace menos negativo y $k$ crece. Según la teoría de colisiones, a mayor temperatura las moléculas se mueven más deprisa, chocan más y, sobre todo, aumenta mucho la fracción de choques con energía igual o mayor que la de activación. Como $v = k\,[\text{H}_2\text{O}_2][\text{I}^-]$, la velocidad aumenta. La afirmación es verdadera.

c) Comparación de las dos concentraciones

Los dos órdenes parciales son iguales (1), así que la velocidad depende igual de las dos concentraciones: duplicar $[\text{I}^-]$ duplica $v$, exactamente igual que duplicar $[\text{H}_2\text{O}_2]$. Para que el yoduro influyera más, su orden debería ser mayor. La afirmación es falsa.

d) Efecto de duplicar el volumen

A temperatura constante, $k$ no cambia. Pero al duplicar el volumen, con los mismos moles, las dos concentraciones se reducen a la mitad:$$v' = k\,\frac{[\text{H}_2\text{O}_2]}{2}\cdot\frac{[\text{I}^-]}{2} = \frac{1}{4}\,k\,[\text{H}_2\text{O}_2][\text{I}^-] = \frac{v}{4}$$La velocidad no se duplica, sino que se reduce a la cuarta parte. La afirmación es falsa.