UNI FIQT – AACBCinética Química II. PROBLEMAS DE CINÉTICA QUÍMICA 1. Para la reacción: N2O5 (g) → 2 NO2 (g) + 0,5 O2 (g) Se obtiene los siguientes datos experimentales: Tiempo (s) 0,00 319 M (N2O5) 867 1877 2315 3144 2,33 1,91 1,36 0,72 0,55 0,34 Determine: a) El orden de la reacción por el método gráfico. b) La constante específica de velocidad a partir de la gráfica. c) La concentración del pentóxido de dinitrógeno, cuando ha transcurrido 2500 segundos. d) La ley de velocidad. 2. Considere la reacción hipotética, en un volumen de 100 mL A (aq) → 2 B (aq) Tiempo (min) 0 Moles de A 10 20 30 40 0,065 0,051 0,042 0,036 0,031 a) Calcule el número de moles de B en cada tiempo establecido, suponga que b) c) d) e) f) no hay moléculas de B al inicio. ¿Cuál es el orden de la reacción? ¿Cuál es la ecuación de la velocidad? ¿Cuál es la vida media de los reactivos? ¿Cuál es la molaridad de A en una hora? ¿Cuál es la molaridad de B en una hora? 3. Se estudia la velocidad de descomposición del azometano, midiendo la presión parcial del reactivo en función del tiempo. CH 3 -NN-CH 3 (g) N 2 (g) + C 2 H 6 (g) A continuación se muestra los valores obtenidos a 300°C Tiempo(s) 0 Presión del azometano 284 (mmHg) Ing. J. J. Flores Ramos 100 150 200 250 220 193 170 150 20 152 0. En la descomposición del N 2 O 5 a 45 °C según la ecuación 2N 2 O 5 (g) 4NO 2 (g) + O 2 (g) Se obtuvieron los siguientes datos de concentración.0 0.0 0.250 0. J.223 0. transcurrido 390 segundos? 5.174 0.0 0. La descomposición de NO 2 en fase gaseosa para formar NO y O 2 se estudia a 383°C y se obtiene los datos siguientes: Tiempo (S) 0.017 10.0 [NO 2 ] (mol/L) 0. La descomposición del dimetiéter a 540°C es: 2(CH 3 ) 2 O(g) 3CH 4 (g) + CO 2 (g) Los siguientes datos son presiones parciales del dimetil éter (DME) en función del tiempo: Tiempo (s) P D M E (mmHg) 0 312 390 264 777 224 1195 187 3155 78.0090 15.100 5.120 a) ¿Cuál es la ley de velocidad? b) ¿Cuál es la velocidad de reacción a 500 segundos? 6. Tiempo(s) 0 200 400 600 800 1000 1200 [N 2 O 5 ](mol/L 0.134 0.0062 Ing.5 a) ¿Cuál es el orden de la reacción? b) ¿Cuál es la presión total. J. Flores Ramos 21 .UNI FIQT – AACB Cinética Química ¿Cuál es la constante y ecuación de la velocidad? 4.198 0. UNI FIQT – AACB Cinética Química 20. la presión total de la mezcla de reacción en la cual el pentóxido de dinitrógeno se descompone a NO2 y O2 varió con el tiempo. 8. Tiempo (min) Ing. J. Flores Ramos Presión ( kPa) 22 . a) Determine la constante de la velocidad de reacción a 328 K.s-1) 25 8.8 x 10-4 40 5.4 x 10-3 a) Mediante un gráfico determine la energía de activación. como se muestra en el cuadro adjunto. c) Escriba la ecuación de la velocidad posible a 25 °C. La constante de velocidad para la reacción entre el bromoetano y los iones – – hidróxido en el agua. b) Determine la presión de la mezcla gaseosa a los 35 minutos en Kpa.5 x 10-4 50 1. A 328 K.0 x 10-4 45 8.0 0.(aq) se midió a diversas temperaturas y aquí se muestra los resultados: Temperatura (°C) k (L.(aq) C2H5OH(aq) + Br .8 x 10-5 30 1. b) Determine la constante de velocidad a 60 °C.0047 a) ¿Cuál es el orden de la reacción? b) ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad? 7.mol-1. C2H5Br(aq) + OH.6 x 10-4 35 2. J. considere que la energía de activación no varía en el proceso y cuyo valor determinado en otros experimentos cinéticos es 83. Ing.85 a) Determinar la presión parcial del hidrógeno en atmósferas. en kilopascal.66 48.6 15 20 59.0 30 66.UNI FIQT – AACB Cinética Química 0 27.6 15 59.43 40.4 63.7 53.3 16 43. Flores Ramos 23 .0 30 66.35 37.4 20 63. b) Determinar la constante de velocidad específica a 500 °C.5 45. J. La descomposición térmica de la arsina es.72 kJ/mol.75 48.3 Determine la presión parcial del dióxido de nitrógeno en el reactor a 328 K luego de 2400 segundos de iniciado el proceso. 2 N205 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g) Inyectando N205 (g) en un reactor y midiendo la presión a volumen constante Tiempo (min) 0 5 10 Presión (kPa) 27.2 4. 10.05 44. 2 AsH3 (g) → 2 As (s) + 3 H2 (g) y se encontró que la presión total del sistema varía con el tiempo como se indica a continuación a 380 °C Tiempo (h) Presión (atm) 0 39.3 9.3 5 43. Se ha estudiado la velocidad de reacción a 328 K.3 43. luego de 50 horas de iniciado el proceso a 380 ºC.7 10 53. J.65 25. J.22 1. 13. J. A 200 K no puede existir ninguna molécula con una energía igual a la energía de activación. PH3 se descompone térmicamente según la reacción: PH3 (g) 0. La dependencia con la temperatura de la constante de velocidad de reacción CO (g) + NO2 (g) → CO2 (g) + NO (g) Se muestra a continuación: Temperatura (ºC) 327 377 427 477 527 K (M-1s-1) 0.0 23 Determine la constante de velocidad de reacción a 557 ºC 12. Tiempo (s) 20 Ing.5 H2 (g) La tabla siguiente muestra la evolución temporal de la presión total cuando dicha sustancia se descompone en un recipiente a volumen constante a 600 ºC. a las mismas condiciones.028 0.25 P4 (g) + 1. Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposiciones siguientes: a) Según la función de distribución de las energías de MaxwellBoltzman para 200 K y 500 K. Determine la presión parcial de la fosfina luego de 2 minutos de iniciado el proceso de descomposición. La fosfina. d) Para el siguiente proceso: 2A +3B → D La rapidez de B es 50 % mayor que dé A e) La molecularidad y el orden de la reacción son iguales.UNI FIQT – AACB Cinética Química 11. b) Mediante la termodinámica podemos determinar experimentalmente la energía de activación de un proceso. c) Los alótropos de un mismo elemento tienen la misma rapidez.3 6. Flores Ramos 30 40 50 60 80 100 ∞ 24 . 72 3.94 ¿Cuál es la presión total de la mezcla gaseosa en torr. 15. empleando datos experimentales. selectividad. b) La mayoría de las reacciones son elementales.20 5. c) Los reactivos deben superar la barrera de la energía de activación para poder convertirse en productos en una reacción endotérmica. J. J. h) El cambio de entalpía se determina mediante la cinética química. Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposiciones siguientes: a) La temperatura de los insectos siguen las oscilaciones del medio ambiente.99 2. ∆Sr y ∆Gr no se ven afectados con la presencia del catalizador.78 1. se descompone en etano y gas nitrógeno en la reacción CH3N2CH3 (g) → CH3CH3 (g) + N 2 (g). la reacción se siguió a 460 K midiendo la presión parcial del azometano en los tiempos: Tiempo (s) 0 1000 2000 3000 4000 Presión (torr)x102 8. estabilidad y alta área superficial. f) Las propiedades del catalizador son actividad. CH3N2CH3. El azometano. d) Mediante la ecuación de Arrhenius se puede determinar la energía de activación. Flores Ramos 25 . luego de 75 min de iniciado el proceso? Ing.UNI FIQT – AACB P(mm de Hg) Cinética Química 625 670 705 735 760 800 825 875 14. por ello la actividad de la abeja es superior en invierno. e) Los valores de ∆Hr. g) Los catalizadores inorgánicos son más específicos y aumentan más la velocidad de una reacción que las enzimas. determine en cuanto se ha incrementado la rapidez de la reacción. J.0 23 a) Determine la constante de velocidad de reacción a 557 ºC por el método gráfico y analítico. Flores Ramos 26 . Para determinar el orden de la reacción.3 750 6. la energía de activación disminuye en 25 %. 600 0.3 6. mm Hg 0 400 2000 316 4000 248 6000 196 8000 155 10 000 122 17.028 650 0.22 1. determine: a) La energía de activación en J/mol b) Al adicionar un catalizador a la reacción anterior a 850 K. Tiempo (s) P (C4H8). Cinética Química El ciclobutano se descompone en etileno. de acuerdo con la ecuación: C4H8 (g) 2 C2H4 (g) Determine la presión total de la mezcla gaseosa presente.0 800 23 La dependencia con la temperatura de la constante de velocidad de la reacción CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) se muestra a continuación: Temperatura(º C) K (M-1s-1) 327 377 427 477 527 0.22 700 1.028 0.UNI FIQT – AACB 16. emplear el método gráfico en papel milimetrado. luego de 3 h (en mm de Hg). b) Determine la energía de activación del proceso Ing. Temperatura (K) K (M-1 . J. s-1) 18. La dependencia con la temperatura de la constante de velocidad de reacción: CO (g) + NO2 (g) CO2 (g) + la NO (g) Se muestra tabulada a continuación. 7 53. B y C en 35 minutos.mol-1 b) La constante de velocidad de la reacción a 577 ºC. Flores Ramos 27 .3 43. dar la respuesta en kilopascal? c) ¿Cuál es la presión parcial de A. b) ¿Cuál es la presión total en 40 minutos.343 537 0.035 0. Cinética Química A 55 °C. J.6 59.3 La dependencia con la temperatura de la constante de velocidad de reacción CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g) Se muestra a continuación: Temperatura (ºC) 427 457 487 K (M-1/2s-1) 0. J.011 0.0 66. a) Determine la ley de velocidad.UNI FIQT – AACB 19.4 63. como se muestra en el cuadro adjunto. 21.105 517 0. dar la respuesta en kilopascal 20.789 Determine: a) La energía de activación en kJ. la presión total de la mezcla de reacción en la cual el componente A se descompone en B y C según la ecuación: 2 A (g)→ 4 B (g) + C (g) Varió con el tiempo. Tiempo (min) 0 5 10 15 20 30 Presión total (kPa) 27. La descomposición del peróxido de hidrógeno en presencia de un catalizador reporta los siguientes resultados experimentales Ing. Tiempo (s) 20 30 40 50 60 80 100 ∞ Presión total (torr) 625 670 705 735 760 800 825 875 Comprobar que la cinética es de primer orden. El fosfano. J.00 30. PH3 se descompone térmicamente según la reacción: PH3 (g) → 1/4 P4 (g) + 3/2H2 (g) La tabla siguiente muestra la evolución temporal de la presión total cuando dicha sustancia se descompone en un recipiente a volumen constante a una temperatura de 600 ºC.83 3. b) Determine un gráfico en papel milimetrado para determinar la vida media del reactivo en segundos.00 15. c) Represente el perfil de la reacción en una gráfica. mediante un gráfico en papel milimetrado y con el cual determine: a) La constante específica de la velocidad de reacción a 600 ºC. Flores Ramos 28 . energía versus avance de la reacción. b) ¿Cuál es la concentración del peróxido de hidrógeno remanente.5 1800 32 3180 50 3900 57 a) Determine el orden de la reacción y la constante de velocidad específica.4 9. Ing. luego de 600 segundos? 22.81 a) Determine la constante velocidad por el método analítico. J. 23. Con los datos experimentales dados para la descomposición del óxido nitroso Θ (s) X (%) 900 16.UNI FIQT – AACB Cinética Química Θ (min) 0.00 a-x 25. b) El porcentaje de descomposición cuando transcurrieron 2500 segundos. b) La mayoría de las reacciones son elementales. 24.10-4 65 2. J. Ing. Temperatura (ºC) k (s-1) 25.40.10-3 Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposiciones siguientes: a) La temperatura de los insectos siguen las oscilaciones del medio ambiente. Determine la energía de activación para la reacción.61. ( d) ) Mediante la ecuación de Arrhenius se puede determinar la energía de activación. por ello la actividad de la abeja es superior en invierno. Flores Ramos ( ) 29 . selectividad. La variación de la constante de velocidad con la temperatura para la reacción de primer orden. 25 35 45 55 1. ( ) h) El cambio de entalpía se determina mediante la cinética química. determine la presión parcial del del fosfano luego de 120 segundos. ( ) e) Los valores de ∆Hr. ∆Sr y ∆Gr no se ven afectados con la presencia del catalizador.10-5 6.74.10-4 7.10-5 2. empleando datos experimentales. J. ( ) f) Las propiedades del catalizador son actividad. estabilidad y alta área superficial.59. 2 N2O5 (g)→ 2 N2O4 (g) + O2 (g) está dada en la siguiente tabla. g) ( ) Los catalizadores inorgánicos son más específicos y aumentan más la velocidad de una reacción que las enzimas.UNI FIQT – AACB Cinética Química c) Con ayuda del gráfico de la pregunta anterior. ( ) ( ) c) El aumento del área superficial incrementa la velocidad de la rxn.51. Ing.3 5 43.UNI FIQT – AACB Cinética Química 26. la reacción se siguió a 460 K midiendo la presión parcial del azometano en los tiempos: Tiempo (s) 0 1000 2000 3000 4000 Presión (torr)x102 8. Para iniciar el proceso de combustión del carbón. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? Justifique su respuesta. J. en kilopascal. 2 N205 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g) Inyectando N205 (g) en un reactor y midiendo la presión a volumen constante Tiempo (min) 0 Presión (kPa) 27. J. 28.78 1. se descompone en etano y gas nitrógeno en la reacción CH3N2CH3 (g) → CH3CH3 (g) + N 2 (g).72 3.3 Determine la presión parcial del dióxido de nitrógeno en el reactor a 328 K luego de 2400 segundos de iniciado el proceso.94 ¿Cuál es la presión total de la mezcla gaseosa en torr. 29.s cuando la concentración es 1.10-5mol/L.6 59.20 5.4 63. CH3N2CH3. Flores Ramos 30 .5 M y 27. Se ha estudiado la velocidad de reacción a 328 K. éste debe calentarse previamente porque: a) la reacción de combustión es endotérmica b) se necesita superar la energía de activación c) la reacción de combustión es exotérmica d) la reacción de combustión no es espontánea a temperatura ambiente.99 2.7 10 15 20 30 53. Determina el orden de reacción y la ley de velocidad para un proceso en el cuál la velocidad vale 1. luego de 75 min de iniciado el proceso? 27.10 -5 mol/L. El azometano.5 M.0 66.s cuando la concentración del reactivo A es 0. 05 44.16.UNI FIQT – AACB Cinética Química 30.2.65 25.10-2 32.66 48.05 M b) la concentración inicial es 10-5 M 31.10-3 1. En base a los siguientes datos calcular los órdenes parciales.10-5 6. El NH3 se descompone sobre un filamento de tungsteno caliente dando como productos N2 e H2.10-5 Velocidad de la reacción (M. Flores Ramos 31 . se obtienen los siguientes valores: Tiempo (s) ∆p (mm Hg) 100 11 200 22. Cuando la reacción tiene lugar a 900 °C con una presión inicial de 200 mm de Hg.10-4 4.3 16 43.3 900 97.6. Molaridad de A 2. Si la velocidad específica es de 6.10-4 9.10-4 dm3/(mol.8 1000 110 Determinar el orden de la reacción y la constante de velocidad específica. Ing. J.5 45. La descomposición térmica de la arsina es: 2 AsH3 (g) 2 As (s) + 3 H2 (g) y se encontró que la presión total del sistema varía con el tiempo como se indica a 380°C Tiempo (h) Presión (kPa) 0 39.2. La reacción puede seguirse midiendo el aumento de presión a volumen constante.75 48.s).Determinar el orden de la reacción con respecto a la arsina y la constante de velocidad específica.33 40.35 37.3.2. J.1 400 44 600 66.85 a). el orden total de la reacción y la velocidad específica de la misma.10-4 Molaridad de B 3.2. Para distintas concentraciones de los reactivos A y B se ha determinado la velocidad de reacción r.664.10-5 6. Una sustancia se descompone según una cinética de segundo orden.2 4. calcular el tiempo de vida media de la sustancia si: a) la concentración inicial es 0.1. 33.10-4 4.8.s-1) 5. J. determine en que porcentaje se ha incrementado la rapidez (velocidad) de la reacción. calcule gráficamente el valor de aquel o aquellos parámetros cinéticos que considere oportunos. Temperatura (K) 600 650 700 750 800 K (M-1 . 104 (s-1) 338 48.UNI FIQT – AACB Cinética Química b) Cómo variará la constante de velocidad específica a 500°C si E = 20 Kcal/mol. indicando de qué parámetro o parámetros se trata y cuáles son sus unidades. a) Escriba la ley de velocidad. b) ¿Cuáles son las unidades de la constante de velocidad? c) Dibuje la gráfica que represente la variación de la velocidad con la concentración de A. J. s-1) 0. d) ¿Puede ser la molecularidad cero? 35. la energía de activación disminuye en 25 %. Flores Ramos 32 .7 328 15.35 36. Considere la reacción de orden cero A → productos.98 308 1. A partir de los datos de temperatura y constante de velocidad que aparecen en la tabla. determine: c) La energía de activación en J/mol d) Al adicionar un catalizador a la reacción anterior a 850 K. 34. La dependencia con la temperatura de la constante de velocidad de la reacción: CO (g) + NO2 (g) CO2 (g) + NO (g) Se muestra tabulada a continuación.22 1.0 23 Ing.3 6.028 0. Temperatura (K) k .0 318 4. J. J. Flores Ramos 33 .UNI FIQT – AACB Cinética Química Reacción exotérmica Ing.