Colegio Nacional de Buenos Aires

Material de apoyo y problemas

Tema Cinética Química

Departamento de Química 6° Año Especialidad Ciencias Exactas, Tecnología y Diseño

 

Cinética Química

 

1.      Se ha encontrado experimentalmente que la velocidad de una reacción es de 5.10^‑3 mol/litro.segundo. Calcular la velocidad en las unidades mol/litro. minuto.

            Rta.: 0.3 mol/litro.minuto

 

2.‑        Para la reacción química A‑‑‑‑> B se encontró experimentalmente que el cambio en la concentración de A en 50 segundos es 0.0050mol/litro. Calcular la velocidad de la reacción química.

            Rta.: 1 x 10 ^‑4

 

3.‑        Se encontró que para la reacción química 2 A + B ---------->C la velocidad de formación de C es o.40 mol/litro. hora. ¿Cuál es la velocidad de transformación de A y B?

            Rta.: V_A = ‑0.80 mol/litro.hora   V_B = ‑0.40 mol/litro . hora.

 

4.‑        Si la constante de velocidad específica de reacción k , para la reacción

            2 NO + Cl₂ ‑‑‑‑‑> 2 NOCl es 2.1 10^‑3

            Calcular la velocidad específica de formación de NOCl cuando [NO]= 2.0 M y [Cl₂             ]= 0.8 M. Experimentalmente la reacción es desegundo orden en NO y de primer           orden en Cl_2.

            Rta.: 6.72 10 ^‑3 mol/litro.seg

5.‑        En una reacción entre una sustancia sólida en fomra de cubo de un cm de arista 6y una sustancia gaseosa, se divide el sólido en cubitos. ¿Cuánto aumentará la velocidad de reacción si los cubitos tienen de arista, a) 1mm , b) 1 micra

            Rta.:a) aumentará en un factor de 10

            b) aumentará en un factor de 10000.

6.‑        Para la reacción química A‑‑‑> C , se encontró que la velocidad de la reacción aumentó en un factor de 8 cuando se dobló la concentración. ¿Cuál es el orden de la reacción?

            Rta.: 3er. orden

7.‑        Al realizar un experimento sobre la velocidad de descomposición del N₂O_5,

            N₂O₅ (g) ‑‑‑‑‑‑‑> N₂O₄ (g) + ½ O_2(g) se obtuvieron los siguientes datos en dos         experimentos:

                                                                                   

[N2O5] mol/litro	Velocidad de reacción mol/litro.seg
1.2 10-3	2 10-5
3.6 10-3	6 10-5

 

            Calcular la ley de la velocidad.

 

8.‑        Calcular la k para la reacción anterior.

            Rta.: 0.0166

 

9.‑        A continuación se dan algunas leyes de velocidad. ¿Cuál es el orden total de las

reacciones y los órdenes con respecto a cada reaccionante?

 

a) 2 H₂  + 2 NO ‑‑‑> 2 H₂O + N₂                             V = k [H₂] [NO]²  

b) 2 NO + Cl₂ ‑‑‑‑‑‑> 2 NOCl;                                V = k [NO]² [Cl₂]

 

10.‑      El compuesto A se descompone espontáneamente, al dejarlo en un recipiente de vidrio según la reacción A‑‑‑‑> 2 B. Se han obtenido los siguientes datos para la velocidad de reacción, en función de la concentración de A.

 

                                         [A_o] mol/litro          V_o  (mol/litro.seg)

                 Experiencia 1     0.040                1.02 10 ^‑3

                 Experiencia 2     0.050                1.02 10 ^‑3

                 Experiencia 3     0.080                1.02 10 ^‑3

¿Cuál es la expresión de la velocidad? Determinar el orden de la reacción? ¿Cuáles son los factores que modificarán la velocidad de la reacción?

 

11.‑      De una reacción química entre dos reactivos A y B , se han obtenido los siguientes datos:

          [A_o] mol/litro  [B_o] mol/litro   v_o(mol/litro.seg)

                 Exp.1          0.1              0.2            32

                 Exp.2          0.1              0.1             8

                 Exp.3          0.3              0.1            24

 

escribir la ecuación de la velocidad y determinar el orden respecto a cada reactante. b) Calcular la constante de la velocidad. c) Averiguar la velocidad inicial de la reacción si [A_o] y [B_o]= 0.2 M d) Hallar la concentración inicial de B necesaria para que la velocidad inicial se de 600 mol/litro.minuto si [A_o] = 0.3 M.

                 Justifique.

 

                 a) V= k [A] [B]²

                 b) k = 8. 10 ³ l² mol^‑2  s^‑1

                 c) Vo= 64 mol/litro. seg

                 d) [B]= 6.45 10^-2 mol/litro

 

12.‑      *En una reacción de primer orden del tipo A‑‑‑‑> B + C al cabo de 14 horas queda el 20 % de la concentración inicial de A. Calcular el tiempo transcurrido hasta que quedó un 90% de la concentración inicial.

                 Rta.: 0.916 h

 

13.‑      *El agua oxigenada H₂O₂  se descompone a 20 NC con NaOH (aq) según la reacción de primer orden

                                2   H₂O₂    ‑‑‑‑‑‑‑>2 H₂O  + O₂

 

            La constante de velocidad a esta temperatura vale 1.06 10 ^‑3 min ^‑1

Si la concentración inicial es 0.02 M, averiguar el tiempo necesario para que la concentración se reduzca a 1.8 10 ^‑2 M

            Rta: 99.4 min

 

14.‑      *La descomposición de la sustancia A según a A ‑‑‑‑> Productos es de segundo orden si la concentración inicial es 0.4 mol/litro, determinar la constante de la velocidad a partir de los datos experimentales.

 

tiempo (min)	10	20	30	40
conc. Molar	0.25	0.18	0.145	0.115

           Trace una gráfica.

           Rta: 0.155

 

 

15.‑     La reacción de primer oden AsH_3(g) ‑‑‑> As_(s)  + 3/2 H_2(g)

     se estudió midiendo la variación de la presión total a temperatura y volumen constantes. La presión total cambió de 785 mm de Hg a 880 mm de Hg en 3 horas. Calcular la constante de la velocidad y la cantidad de de arsenamina que ha reaccionado al cabo de las 3 horas

           Rta.: k= 1.54 10 ^‑3.

 

16.‑     La descomposición del peróxido de hidrógeno para dar agua y oxígeno es una reacción de segundo orden. Transcurridos 9.2 minutos se ha descompuesto el 43.7 % desprendiéndose 18 ml de O₂ medidos en cnpt.

     ¿Qué volumen de oxígeno se desprenderá al cabo de media hora? Trabaje con la ley        integral de la velocidad de la reacción.

           Véase nota al final de la serie de problemas.

 

17.‑     Escribir la ecuación cinética para cada una de las siguientes reacciones elementales:

 

           a) Ni(CO)₄ ‑‑‑‑‑> Ni(CO)₃  + CO_(g)

           b) O_3(g) ‑‑‑‑‑‑‑‑> O_2(g) + O_(g)

           c) NO_2(g) + NO_3(g) ‑‑‑‑> NO_2(g) + O_2(g) + NO_(g)

 

18.‑     Calcular la energía de activación para la descomposición de ioduro de hidrógeno según:

     2 HI(g) ‑‑‑‑‑‑> H_2(g)  + I_2(g),

           sabiendo que el valor de la constante de velocidad es de 2.15 10^‑8 a 650 BK y 2.39 10^‑7                 a 700 BK ambas expresadas en 1/mol.seg

           Rta.: 182.7 kJ/mol

 

19.‑     La ecuación cinética de la reacción de síntesis de bromuro de hidrógeno

           H_2(g) + I_2(g) ‑‑‑‑‑‑‑> 2 HI_(g) es v = k. [H₂][Br₂]^½

          

           Se postula el siguiente mecanismo:

 

           Etapa 1 Rápida: Br_2(g) <======>  2 BrB_(g)

           Etapa 2 Lenta:  BrB_(g) + H_2(g) ‑‑‑‑‑> HBr_(g) + HB_(g)

           Etapa 3 Rápida: H(g) + Br_2(g) ‑‑‑‑‑‑> HBr_(g) + BrB_(g)

           Demuestre si puede responder a la ecuación de velocidad.

 

20.-     La energía de activación de una reacción, A ---->B es 30 kJoule/mol y para la reacción B ----->A,  es de 60 kJ/mol.

           ¿Es endotérmica o exotérmica la reacción A ---->B?

 

21.-     Con los datos experimentales de la tabla, calcular gráficamente la energía de activación de la reacción:

     2 NO_2(g) -----> 2 N_2(g) + O_2(g)

 

 

Temperatura K	1125	1053	1001	838
k (litro/mol.seg)	11.59	1.67	0.38	0.0011

 

 

22.-     A partir de los datos experimentales de la tabla a) dibujar 1/[A] frente a t y ln[A] frente a t y b) determinar a partir de estas gráficas el orden dela reacción. La reacción es de forma

     A ---------->productos

tiempo	0.00	0.5	1	1.5	2
[A]	0.020	0.015	0.012	0.01	0.087

 

23.-     A 10 ºC la constante cinética para la descomposición de una sustancia es 2.46 10^-5 s^{- 1} mientras que a 60C dicha constante vale 5.48 10 ^-5 s ^-1. Calcular la E_activación.

 

24.-     Si una solución de sacarosa se hidroliza en un 30% al cabo de 10 horas, determine: a) su concentración transcurridas 36 hs. b) tiempo necesario para que la concetración de azúcares sea la misma.

     Rta.: a) 27%   b) 19 horas 48 minutos.

 

25.-     El acetonitrilo se isomeriza a isocianuro de metilo con una ley de primer orden, con constante de velocidad de 4 . 10¹⁵ seg^-1 exp (-160 kJ. mol^-1/RT).¿Qué porcentaje de isocianuro de metilo contiene una botella de acetonitrilo conservada 20ºC después de un mes de su purificación?