quimica general ii - Departamento Estrella Campos

Facultad de Química
Cátedra de Química Inorgánica
DEPARTAMENTO
“ESTRELLA CAMPOS”
QUÍMICA GENERAL II 2006
La velocidad de las reacciones I
Semana 5
Bibliografía: - “Química General”, K. Whitten, R. Davis, M. Peck; McGraw–Hill,
Interamericana de España, 5ª Edición, 1999, págs. 593 – 616.
Ejercicios de aplicación
1) Dada siguiente reacción:
A
2B
Se realizaron tres experiencias en las que se determinó la concentración de A a distintos
tiempos obteniéndose los siguientes valores:
tiempo (s)
0
10
20
30
40
experiencia 1
[A] (M)
0,10
0,074
0,054
0,041
0,030
experiencia 2
[A] (M)
0,50
0,37
0,27
0,20
0,15
experiencia 3
tiempo (s)
[A] (M)
0
0,25
25
0,118
50
0,0557
75
0,0263
100
0,0124
a)Grafique las concentraciones de A y de B en función del tiempo. Comente
b)Plantee la definición de la velocidad de reacción para el sistema anterior. Comente en
relación a los gráficos anteriores.
c)Determine el valor de la velocidad inicial de la reacción para las experiencias 1 y 2, y
compárela con el valor de la velocidad en t=30 segundos. Comente
d)Escriba la ley de velocidad para dicho sistema.
e)Indique cuáles serían las unidades de la constante de velocidad si el orden de reacción
fuera 0, 1, 2, 0,5.
f)Calcule el orden global y la constante de velocidad usando el método de las velocidades
iniciales.
g) Calcule el orden global y la constante de velocidad usando el método integral.
h)¿Cuánto tiempo debe transcurrir para que la concentración de A disminuya a la mitad?
2) Se quiere determinar la ley de velocidad para la siguiente reacción:
A + B → 2C
Para ello se realizan las siguientes experiencias:
Experimento 1
Utilizando una concentración inicial de B, [B]o = 3,5 M, a una temperatura T, se determinó
la variación de la concentración de A en el tiempo, obteniéndose el siguiente cuadro de
valores:
t (min)
[A] (M)x103
0
7,00
10
6,59
20
6,19
30
5,82
Experimento 2
Se determinó la velocidad inicial de la reacción para distintas concentraciones iniciales de
A y B, obteniéndose el siguiente cuadro de valores:
[A]0 (M)
0,55
0,55
0,75
[B]0 (M)
0,25
0,5
0,25
v0 (M/min) x 104
2,4
4,8
3,3
a)A partir de los datos obtenidos en el experimento 1 determine analítica y gráficamente el
orden de reacción respecto a A.
b)¿Puede a partir de esos datos determinar el orden de reacción con respecto a B y la
constante de velocidad?
c)¿Cómo se verían afectados el orden de reacción y la constante de velocidad si la reacción
fuera:
2A + B → 2 C
d) A partir de los datos obtenidos en el experimento 2 determine el orden global y la
constante de velocidad a la temperatura T.
Ejercicios de autoevaluación
1) Se desea conocer la ley de velocidad para la siguiente reacción:
2NO(g) + Br2(g)
2NOBr (g)
Para ello se ha determinado la velocidad inicial de dicha reacción, a 298K, para distintas
concentraciones iniciales de los reactivos, obteniéndose la siguiente tabla:
Experimento
1
2
3
4
5
Velocidad inicial (Ms-1)
Concentración inicial (M)
NO
Br2
0,1
0,1
0,1
0,2
0,3
0,1
0,2
0,3
0,1
0,1
12
24
36
48
108
Determine la ley de velocidad (órdenes parciales y el valor de k) para el sistema anterior.
2) Se desea estudiar la cinética de la reacción: H+ + 2B + C → 2A.
Trabajando a temperatura constante de 50°C se obtuvo el siguiente cuadro de datos
experimentales:
νo (M/s) x 102
(velocidad inicial)
1
4
1
4
[H+]o (M) x 103
[B]o (M)x103 [C]o (M)x103
1
4
1
1
1
1
1
2
a)Indique cual de las siguientes afirmaciones es correcta:
i) el orden de reacción es el mismo para todos los reactivos
ii) el orden de reacción con respecto a [H+] es 1
iii) el orden global es 2
iv) ninguna de las anteriores
1
2
2
2
b)El valor de la constante de velocidad es:
i) 1 x 107 M-1s-1
ii) 1 x 10-6 M-1s-1
iii) 1 x 107 M-2s-1
iv) 1 x 10-6 M-2s-1
c)Trabajando a 50°C con [B]o = 0,1 M, [C]o = 0,2 M y pH = 6 constante, la concentración
de B y de A al cabo de 2 s son:
i) [Á]=[B]=0,04M
ii) [Á]= 0,02M y [B]= 0,04M
iii) [Á]= 0,02 y [B]= 0,08M
iv) ninguna de las anteriores
d)El t1/2 en las mismas condiciones que C) vale:
i) 0,25s
ii) 0,05s
iii) 0,5s
iv) ninguna de las anteriores
3) La descomposición del N2O5 (g) se da según la reacción:
N2O5 (g) → 2 NO2 (g) + 1/2 O2 (g)
Se realiza la reacción en un recipiente de volumen constante a 45°C y se mide la presión
parcial de N2O5 en función del tiempo. Los valores medidos se indican en la siguiente tabla:
t (minutos)
PN2O5 (mmHg)
0
333
10
247
20
192
60
60
120
10
a)El orden de la reacción es:
i) 1
ii) 2
iii) 0
iv) 1/2
b) Determinar gráfica y analíticamente el valor de k a 45°C.
4) La siguiente tabla muestra la concentración de un compuesto Y en función del tiempo
cuando éste reacciona a 395 K según: Y → productos
t (s)
[Y]x103(M)
20
9,71
50
9,26
100
8,70
200
7,69
500
5,71
1000 1500 2000
4,00 3,08 2,50
3000 5000
1,82 1,18
a) Determinar el orden de la reacción.
b) La constante de velocidad a 395Kvale:
i) 0,15 M-1s-1
ii) 0,45 M-1s-1
iii) 0,15 M-2s-1
iv) ninguna de las anteriores
5) A una temperatura T, la reacción de primer orden A
productos,
tiempo de vida media de 10 minutos.
a)Calcule la constante de velocidad de la reacción a la temperatura T.
b)¿Qué fracción del reactivo queda después de 70 minutos?
i) 8%
ii) 80%
iii) 0,8%
iv) ninguna de las anteriores
tiene
un
6) Una reacción es de orden cero respecto al reactivo A y de segundo orden respecto al
reactivo B. Si se duplican las concentraciones de ambos reactivos ¿qué ocurre con la
velocidad de reacción?
a) se duplica
b) no cambia
c) se cuadruplica ya que la constante de velocidad es cuatro veces mayor
d) ninguna de las anteriores
7) La reacción: I- + ClO- → Cl- + IO- sigue la ley de velocidad: d[IO-]/dt = k’[I-][ClO-] en
la que k’ es una función de la concentración del ion hidróxido de acuerdo con los
siguientes datos experimentales:
T = 25°C
k’ (Lx/moly) [OH-] (M)
61
1,00
120
0,50
230
0,25
¿Cuál es el orden de la reacción respecto al ion hidróxido?
8) Para la reacción: CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g) se determinó, a temperatura
constante, la velocidad inicial (v0) de descomposición a distintas concentraciones
iniciales de CH3CHO (g), obteniéndose los siguientes valores:
[CH3CHO]0 (M)
v0 (moles/L.s)
0,10
0,020
0,20
0,081
0,30
0,182
0,40
0,318
Determinar:
a) El orden de la reacción respecto al acetaldehído (CH3CHO).
b) La constante de velocidad de la reacción a la temperatura de trabajo.
9) Se inactivó una preparación viral en un baño químico. Se encontró que el proceso de
inactivación era de primer orden con respecto a la concentración del virus, y al principio
del experimento se encontró que el 2% de virus se inactivó en un minuto.
a) La constante de velocidad, k, para el proceso de inactivación es:
i) 3,3 x 10-4 min-1
ii) 3,3 x 10-4 s-1
iii) 3,3 x 10-4 s-1M-1
iv) ninguna de las anteriores
b)El tiempo requerido para inactivar el 50% del virus es:
i) 45 minutos
ii) 2100 segundos
iii) 1hora
iv) ninguna de las anteriores
c) El tiempo requerido para inactivar el 75% del virus es:
i) 70 minutos
ii) 1200 segundos
iii) 1hora
iv) ninguna de las anteriores