A 25\ ^\circ\text{C} han reaccionado A y B y se han realizado tres experimentos en los que se ha obtenido el valor de la velocidad inicial de reacción en función de las concentraciones iniciales de ambos reactivos. | Experimento | [\text{A}]\ /\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} | [\text{B}]\ /\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} | v\ /\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} | |---|---|---|---| | 1 | 0{,}10 | 0{,}10 | 1{,}34\cdot 10^{-4} | | 2 | 0{,}10 | 0{,}30 | 4{,}02\cdot 10^{-4} | | 3 | 0{,}20 | 0{,}10 | 5{,}36\cdot 10^{-4} | a) (1 punto) Calcule los órdenes parciales y el orden total de reacción y escriba la ecuación de velocidad. b) (0,5 puntos) Calcule la constante de velocidad e indique sus unidades. c) (0,5 puntos) Si se repiten los experimentos a 30\ ^\circ\text{C}, justifique si se obtendrán valores experimentales de la velocidad mayores, iguales o menores que a 25\ ^\circ\text{C}.

- a) Orden 2 en A, orden 1 en B, orden total 3; v = k\,[\text{A}]^2\,[\text{B}]. - b) k = 0{,}134\ \text{L}^2\cdot\text{mol}^{-2}\cdot\text{s}^{-1}. - c) Mayores: al subir la temperatura aumenta k.

QuímicaMedio2 pts

Cinética química

Comunidad de Madrid · 2023 · Julio (coincidentes)

Enunciado

25\ ^\circ\text{C}

han reaccionado A y B y se han realizado tres experimentos en los que se ha obtenido el valor de la velocidad inicial de reacción en función de las concentraciones iniciales de ambos reactivos.

Experimento	$[\text{A}]\ /\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$	$[\text{B}]\ /\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$	$v\ /\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$
1	$0{,}10$	$0{,}10$	$1{,}34\cdot 10^{-4}$
2	$0{,}10$	$0{,}30$	$4{,}02\cdot 10^{-4}$
3	$0{,}20$	$0{,}10$	$5{,}36\cdot 10^{-4}$

a) (1 punto) Calcule los órdenes parciales y el orden total de reacción y escriba la ecuación de velocidad.

b) (0,5 puntos) Calcule la constante de velocidad e indique sus unidades.

c) (0,5 puntos) Si se repiten los experimentos a

30\ ^\circ\text{C}

, justifique si se obtendrán valores experimentales de la velocidad mayores, iguales o menores que a

25\ ^\circ\text{C}

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Resultado

a) Orden 2 en A, orden 1 en B, orden total 3; $v = k\,[\text{A}]^2\,[\text{B}]$ .
b) $k = 0{,}134\ \text{L}^2\cdot\text{mol}^{-2}\cdot\text{s}^{-1}$ .
c) Mayores: al subir la temperatura aumenta $k$ .

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Método de las velocidades iniciales: la ecuación es

v = k\,[\text{A}]^\alpha\,[\text{B}]^\beta

. Se comparan dos experimentos en los que solo cambia una concentración; al dividir sus velocidades,

k

y la otra concentración se cancelan y queda el orden buscado. Con los órdenes,

k

se despeja de cualquier experimento.

Desarrollo

a) Órdenes y ecuación de velocidad.

Experimentos 1 y 2 (

[\text{A}]

constante,

[\text{B}]

se triplica):

\frac{v_2}{v_1} = \frac{4{,}02\cdot 10^{-4}}{1{,}34\cdot 10^{-4}} = 3 = \left(\frac{0{,}30}{0{,}10}\right)^\beta = 3^\beta \;\Rightarrow\; \beta = 1

Experimentos 1 y 3 (

[\text{B}]

constante,

[\text{A}]

se duplica):

\frac{v_3}{v_1} = \frac{5{,}36\cdot 10^{-4}}{1{,}34\cdot 10^{-4}} = 4 = \left(\frac{0{,}20}{0{,}10}\right)^\alpha = 2^\alpha \;\Rightarrow\; \alpha = 2

La reacción es de orden 2 respecto de A, orden 1 respecto de B y de orden total 3:

v = k\,[\text{A}]^2\,[\text{B}]

b) Constante de velocidad.

Con el experimento 1:

k = \frac{v_1}{[\text{A}]^2\,[\text{B}]} = \frac{1{,}34\cdot 10^{-4}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}}{(0{,}10\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2 \cdot 0{,}10\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}} = 0{,}134\ \text{L}^2\cdot\text{mol}^{-2}\cdot\text{s}^{-1}

Los experimentos 2 y 3 dan el mismo valor, lo que confirma los órdenes.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

c) Efecto de subir a $30\ ^\circ\text{C}$ .

La velocidad será mayor. Al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética media de las moléculas, de modo que hay más choques y, sobre todo, una fracción mayor de ellos con energía suficiente para superar la energía de activación (teoría de colisiones). Según la ecuación de Arrhenius,

k = A\,e^{-E_a/RT}

, la constante de velocidad crece con

T

, y con las mismas concentraciones iniciales la velocidad también.

Consejo

Elige siempre la pareja de experimentos en la que solo cambia una concentración: así el cociente de velocidades da el orden directamente, sin ecuaciones.

Las unidades de $k$ dependen del orden total: despéjalas de la ecuación de velocidad en lugar de memorizarlas. Para orden 3 son $\text{L}^2\cdot\text{mol}^{-2}\cdot\text{s}^{-1}$ .