El cloro y el monóxido de nitrógeno reaccionan según la ecuación: 2\,\text{NO}(g) + \text{Cl}_2(g) \longrightarrow 2\,\text{NOCl}(g) Variando las concentraciones iniciales de ambos reactivos se han obtenido los siguientes datos: | Experimento | [\text{NO}]_0\ (\text{mol}\,\text{L}^{-1}) | [\text{Cl}_2]_0\ (\text{mol}\,\text{L}^{-1}) | v_0\ (\text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}) | |---|---|---|---| | 1 | 0,250 | 0,250 | 1{,}43\cdot 10^{-6} | | 2 | 0,500 | 0,250 | 5{,}72\cdot 10^{-6} | | 3 | 0,500 | 0,500 | 1{,}14\cdot 10^{-5} | a) (1 punto) Calcule el orden total de la reacción y escriba la ecuación de velocidad. b) (0,5 puntos) Halle la constante de velocidad y determine sus unidades. c) (0,5 puntos) Explique cómo afectaría a la velocidad de la reacción la adición de un catalizador. ¿La variación de la concentración de qué reactivo afectaría más a la velocidad de reacción? Razónelo.

QuímicaFácilProblema · 2 pts

Cinética química

Castilla-La Mancha · 2026 · Julio

Enunciado

El cloro y el monóxido de nitrógeno reaccionan según la ecuación:

2\,\text{NO}(g) + \text{Cl}_2(g) \longrightarrow 2\,\text{NOCl}(g)

Variando las concentraciones iniciales de ambos reactivos se han obtenido los siguientes datos:

Experimento	$[\text{NO}]_0\ (\text{mol}\,\text{L}^{-1})$	$[\text{Cl}_2]_0\ (\text{mol}\,\text{L}^{-1})$	$v_0\ (\text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1})$
1	0,250	0,250	$1{,}43\cdot 10^{-6}$
2	0,500	0,250	$5{,}72\cdot 10^{-6}$
3	0,500	0,500	$1{,}14\cdot 10^{-5}$

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

b) (0,5 puntos) Halle la constante de velocidad y determine sus unidades.

c) (0,5 puntos) Explique cómo afectaría a la velocidad de la reacción la adición de un catalizador. ¿La variación de la concentración de qué reactivo afectaría más a la velocidad de reacción? Razónelo.

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Resultado

\boxed{v = k\,[\text{NO}]^2\,[\text{Cl}_2]\ \ (\text{orden total } 3);\quad k = 9{,}15\cdot 10^{-5}\ \text{L}^2\,\text{mol}^{-2}\,\text{s}^{-1}}

c) El catalizador baja la energía de activación y aumenta la velocidad. Influye más el NO (orden 2).

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Estrategia

La ecuación de velocidad tiene la forma

v = k\,[\text{NO}]^m\,[\text{Cl}_2]^n

, y los órdenes

m

n

se obtienen de los experimentos, no de los coeficientes de la ecuación (aunque aquí coincidan).

El truco es elegir parejas de experimentos en las que solo cambie una concentración: entre el 1 y el 2 solo cambia el NO; entre el 2 y el 3, solo el

\text{Cl}_2

. Dividiendo las velocidades, todo lo demás se cancela. Con los órdenes,

k

sale despejando en cualquier experimento, y sus unidades dependen del orden total.

Desarrollo

a) Ecuación de velocidad general:

v = k\,[\text{NO}]^m\,[\text{Cl}_2]^n

Orden respecto al NO (experimentos 1 y 2:

[\text{Cl}_2]

constante,

[\text{NO}]

se duplica):

\frac{v_2}{v_1} = \frac{k\,(0{,}500)^m\,(0{,}250)^n}{k\,(0{,}250)^m\,(0{,}250)^n} = 2^m = \frac{5{,}72\cdot 10^{-6}}{1{,}43\cdot 10^{-6}} = 4 \;\Longrightarrow\; m = 2

Orden respecto al $\text{Cl}_2$ (experimentos 2 y 3:

[\text{NO}]

constante,

[\text{Cl}_2]

se duplica):

\frac{v_3}{v_2} = \frac{k\,(0{,}500)^m\,(0{,}500)^n}{k\,(0{,}500)^m\,(0{,}250)^n} = 2^n = \frac{1{,}14\cdot 10^{-5}}{5{,}72\cdot 10^{-6}} = 1{,}99 \approx 2 \;\Longrightarrow\; n = 1

La reacción es de orden 2 respecto al NO, de orden 1 respecto al $\text{Cl}_2$ y de orden total 3:

v = k\,[\text{NO}]^2\,[\text{Cl}_2]

b) Despejando

k

con los datos del experimento 1:

k = \frac{v_1}{[\text{NO}]^2\,[\text{Cl}_2]} = \frac{1{,}43\cdot 10^{-6}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}}{(0{,}250\ \text{mol}\,\text{L}^{-1})^2\,(0{,}250\ \text{mol}\,\text{L}^{-1})} = \frac{1{,}43\cdot 10^{-6}}{1{,}5625\cdot 10^{-2}} = 9{,}15\cdot 10^{-5}

Con el experimento 2 sale lo mismo y con el 3,

9{,}12\cdot 10^{-5}

(diferencia de redondeo de los datos).

Unidades:

\dfrac{\text{mol}\,\text{L}^{-1}\,\text{s}^{-1}}{(\text{mol}\,\text{L}^{-1})^3} = \text{L}^2\,\text{mol}^{-2}\,\text{s}^{-1}

, así que

k = 9{,}15\cdot 10^{-5}\ \text{L}^2\,\text{mol}^{-2}\,\text{s}^{-1}

c) Catalizador. Un catalizador ofrece un camino de reacción alternativo (otro mecanismo) con una energía de activación menor. A la misma temperatura, una fracción mayor de las colisiones tiene energía suficiente para ser eficaz, así que la constante de velocidad

k

aumenta y la velocidad de reacción aumenta. El catalizador no se consume y no cambia ni la entalpía de la reacción ni los productos que se obtienen: solo acelera el proceso (igual en el sentido directo que en el inverso).

Reactivo más influyente. El NO, porque su orden es 2 y el del

\text{Cl}_2

es 1. Si se duplica

[\text{NO}]

, la velocidad se multiplica por

2^2 = 4

(experimentos 1 y 2); si se duplica

[\text{Cl}_2]

, solo por

2^1 = 2

(experimentos 2 y 3).

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

Consejo

Los órdenes de reacción se sacan siempre de los datos experimentales, nunca de los coeficientes de la ecuación ajustada. Aquí coinciden, pero no tiene por qué ser así, y el corrector quiere ver el cociente de velocidades.

Las unidades de $k$ cambian con el orden total: para orden 3 son $\text{L}^2\,\text{mol}^{-2}\,\text{s}^{-1}$ . Escribirlas mal (o no escribirlas) cuesta parte del apartado b).