Cinética

Descomposición. Ecuación de velocidad. Reacción. Concentración. Diagramas de Energía

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Problemas de Química (1º Biología). Tema 3- Cinética Curso 2004/05

1. A 600 K, la descomposición del NO2 es de segundo orden, con una velocidad de 2,0×10-3 mol L-1 s-1 cuando la concentración de NO2 es 0,080 M. a) Escribir la ecuación de velocidad. b) Calcular la constante de velocidad. c) ¿Cuáles son las unidades de k?. d) ¿Cuál será la velocidad cuando la concentración de NO2 sea 0,020 M?

2. la reacción CO(g) + NO2 (g) ! CO2(g) + NO(g) a 400 °C es de primer orden respecto a ambos reactivos. La constante de velocidad es 0,50 L mol-1 s-1. ¿En qué concentración de CO se hace la velocidad igual a 0,10 mol L-1 s-1, cuando la concentración de NO2 es: a) 0,40 mol L-1. b) Igual a la de CO?

3. En el estudio de la reacción de hidrólisis alcalina de acetato de etilo según la ecuación:

CH3COO-CH2CH3 + OH- ! CH3COOH + CH3CH2OH se han obtenido los siguientes datos:

Experimento [CH3COOCH2CH3]i (M) [OH-]i (M) V inicial (mol L-1 seg-1)

1 1,0 x 10-3 1,0 x 10-2 1,3 x 10-6

2 1,0 x 10-3 5,0 x 10-3 6,5 x 10-7

3 5,0 x 10-2 1,0 x 10-3 6,5 x 10-6

4 1,0 x 10-2 1,0 x 10-2 1,3 x 10-5

Determinar: a) El orden total de la reacción. b) La ley de velocidad. c) La constante específica de la reacción. d) la velocidad inicial si [CH3COOCH2CH3]i = 3,0x10-3 M y [OH-]i = 6,0x10-2 M

4. Con los siguientes datos, determine la expresión de la ley de velocidades para la reacción:

2A + B2 + C ! A2B + BC

Experimento [ A] inicial [B2 ] inicial [C] inicial V inicial (formación de BC)

1 0,20 M 0,20 M 0,20 M 2,4 x 10-6 M min-1

2 0,40 M 0,30 M 0,20 M 9,6 x 10-6 M min-1

3 0,20 M 0,30 M 0,20 M 2,4 x 10-6 M min-1

4 0,20 M 0,40 M 0,60 M 7,2 x 10-6 M min-1

5. Para la reacción CH3CHO ! CH4 + CO, se han obtenido los siguientes datos:

Experimento [CH3CHO]i (M) Velocidad inicial (M s-1)

1 1,2×10-3 6,7×10-5

2 2,7×10-3 2,26×10-4

3 4,1×10-3 4,23×10-4

a) Calcular la ecuación de velocidad y la constante de velocidad para esta reacción. b) ¿Cuál sería la velocidad si la concentración inicial de acetaldehido es 1,0×10-2 M?

6. La descomposición del bromuro de etilo es una reacción de primer orden con t½=650 s a 720 K. Calcular: a) La constante de velocidad. b) El tiempo necesario para que la concentración de C2H5Br descienda de 0,050 a 0,0125 M. c) La concentración de C2H5Br una hora después de transcurrido el tiempo calculado en b).

7. La vida media de la descomposición de la propanona (reacción de primer orden) es 5,8s a 650oC. Calcular la constante de velocidad.

8. La constante de velocidad de primer orden para la descomposición de un antibiótico es 1,65 año-1 a 20oC. Una disolución 6,0×10-3 M del antibiótico se guarda a 20oC: a) ¿Cuál será la concentración de antibiótico después de tres meses? b) ¿Cuántos meses podrá almacenarse el antibiótico si, para que sea efectivo, debe contener al menos un tercio de la concentración inicial?

9. La energía de activación para una reacción tiene un valor de 23,2kcal/mol, y la constante de velocidad a 25oC es 4,28×10-3 s-1. Calcular la constante de velocidad a 50oC.

10. Representar los diagramas de Energía correspondientes a las tres reacciones químicas siguientes:

Reacción Ea (KJ) E'a (KJ)

1 50 70 a) ¿Qué sistema tendrá la reacción más rápida?

2 85 25 b) ¿Cuál será el valor de H de cada reacción?

3 12 40 c) ¿Para qué sistemas será endotérmica la reacción directa?

11. En el estudio de la descomposición de HI(g) en I2(g) y H2(g), se determinó experimentalmente que la reacción era de primer orden. Por otra parte se obtuvieron los siguientes resultados experimentales:

T(oC) [HI]0 (M) t1/2(min)

427 0,100 58,82 a)Calcular las constantes de velocidad a 427 y 508oC.

508 0,100 4,20 b)La Ea. c)Velocidad de reacción a 427oC si la [HI]0=0,050M

12. El etano se descompone siguiendo una cinética de primer orden. a) A partir del diagrama de energías indicado, determinar la energía de activación de la reacción correspondiente. b) Calcular el tiempo necesario para que a 630°C se descomponga el 50% del etano inicial. c) Determinar la T necesaria para que en tres horas se haya descompuesto el 50% del etano inicial. k630°C = 1.415 x 10-3 s-1

13. Se dice que para la mayoría de las reacciones que transcurren a tempertura ambiente, la velocidad de reacción se duplica al aumentar 100C la temperatura. ¿Cuál será la Energía de Activación de una reacción en la que suceda exactamente eso al pasar de 20 a 300C? R = 8,31 J·K-1·mol-1.

14. La conversión de ozono en oxígeno tiene lugar en dos etapas:

1ª: O3(g) ! O2(g) + O(g) (rápida) 2ª: O3(g) + O(g) ! 2O2(g) (lenta)

¿Cuál es el orden de esta reacción respecto al ozono?

15. El ácido acetilacético se descompone en disolución ácida, obteniéndose acetona y dióxido de carbono, según la reacción: CH3COCH2COOH (ac) CH3COCH3 (ac) + CO2 (g).

Esta descomposición es de primer orden y tiene una vida media de 144 minutos.

¿Cuánto tiempo será necesario para que la concentración final de acetilacético sea el 65% de la inicial? ¿Cuántos litros de dióxido de carbono medidos en condiciones normales se producen cuando una muestra de 10,0 g de ácido se descomponen durante 575 minutos? Considerar constante el volumen de la disolución acuosa.

16. En una reacción de primer orden con un único reactivo, al cabo de 35 minutos ha reaccionado el 30% de la concentración inicial de éste. ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad en s-1? ¿Qué tanto por ciento de reactivo quedará al cabo de 5 horas?

17. La urea (NH2-CO-NH2) es el producto final del metabolismo de las proteínas de los animales. La urea se descompone en medio ácido según la reacción:

urea (ac) + protones (ac) + agua (l) ! ión amonio (ac) + ión bicarbonato (ac)

Esta reacción es de primer orden respecto a la urea, y cuando la concentración de urea es de 0,200 M, la velocidad de la reacción a 60ºC es vi = 8,56x10-5 M/s.

  • ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad a esta temperatura?

  • Si la concentración inicial de urea es 0,500 M, ¿cuál sería su concentración después de 1 hora?

  • ¿Cuál es la vida media de la urea a 60ºC?

  • Respuestas a los problemas del tema 3. Cinética. Curso 2004/05

    1. a) v =K·[NO2]2 b) K =0,31 L· mol-1 ·s-1 d)1,2·10-4 mol· L-1 ·s-1.

    2. a)0,50 mol·L-1 b)0,45 mol·L-1

    3. a)2 b) v =K·[C4H8O2]·[OH-] c)0,13 L· mol-1· s-1 d)2,3·10-5 mol ·L-1· s-1

    4. v =3,0·10-4[A]2·[C]

    5. a) v =1,6·[CH3CHO]1,5 b) 1,6·10-3 M·s-1.

    6. a)1,07·10-3 s-1 b)1300 s c)2,69·10-4 mol·L-1.

    7. 0,12 s-1.

    8. a) 4·10-3 M b) 8 meses

    9. 8,84·10-2 s-1

    10. a) Sistema 3 b) -20, +60, -28 kJ c) Sistema 2

    11. a)1,18·10-2 y 0,165 min-1 b) 35,4 kcal mol-1 c) 5,9·10-4 mol L-1 min-1.

    12. a) 332 kJ mol-1 b) 490 s c) 571 oC

    13. 51,1 kJ mol-1

  • orden 2 respecto al ozono

  • a) 89,5 min b) 2,06 L de CO2

  • a) K= 1,02·10-2 min-1 b) 4,70 % de la Cinicial

  • a) 4,28·10-4 s-1 b) 0,107 M c) 1619 s

  • Productos

    E

    kJ/mol

    Camino de la reacción

    417

    84,6

    C2H6