Energía. Reactivos. Productos. Coordenada de reacción

Transcripción

1 CINÉTICA QUÍMICA 1 - Razon: a) Si pud dducirs, a partir d las figuras corrspondints, si las raccions rprsntadas n (I) y (II) son d igual vlocidad y si, prvisiblmnt, srán spontánas. b) En la figura (III) s ha rprsntado una racción catalizada y la misma sin catalizar. Sñáls n la figura cuáls son la E A y l ΔH n l primr supusto y cuáls n l sgundo. c) Por qué l mplo d un catalizador no s un procdiminto válido para lograr qu una racción no spontána s produzca? 2 - Dadas trs raccions spontánas cualsquira, razon: a) Cuál s l signo d ΔG para cada una? b) Qué datos sría prciso conocr para sabr si al producirs las raccions aumnta l grado d dsordn y cuál d llas transcurriría a mayor vlocidad? 3 - Tnindo n cunta la gráfica adjunta: a) Indiqu si la racción s xotérmica o ndotérmica. b) Rprsnt l valor d ΔH d racción. c) Rprsnt la curva d racción al añadir un catalizador positivo. d) Qué fctos produc l hcho d añadir un catalizador positivo? Enrgía Ractivos Productos Coordnada d racción

2 4 - Contst a las siguints prguntas: a) Cuál s l concpto d vlocidad d racción? b) En qué unidads s xprsa? c) Qué factors incluyn n la vlocidad d racción? d) Por qué un catalizador aumnta la vlocidad d racción? 5 - Los siguints datos dscribn cuatro raccions químicas dl tipo: A + B C + D: Enrgía d activación (kj mol 1 ) ΔG (kj mol 1 ) ΔH (kj mol 1 ) Racción I 1 2 0,2 Racción II 0,5 5 0,8 Racción III 0,7 0,7 0,6 Racción IV 1,5 0,5 0,3 S dsa sabr: a) Cuál s la racción más rápida? b) Cuál o cuáls d stas raccions son spontánas? c) Cuál s la racción más ndotérmica? d) Qué valors d la tabla podrían modificars por la prsncia d un catalizador n cualquira d las situacions antriors? Justifiqu las rspustas. 6 - Razon si la vlocidad d racción dpnd d: a) Si l procso s xotérmico; b) Si l procso s spontáno; c) Si los nlacs qu s rompn son más furts qu los qu s forman; d) La tmpratura y la prsión a la qu s raliza l procso. 7 - Mdiant un diagrama d nrgía coordnada d racción justifiqu n cada caso si la vlocidad d racción dpnd d la difrncia d nrgía ntr: a) Ractivos y productos, n cualquir stado d agrgación; b) Ractivos y productos, n su stado stándar; c) Ractivos y stado d transición; d) Productos y stado d transición. 8 - Razon si son corrctas o incorrctas las siguints afirmacions: a) En una racción química no pud sr nunca ΔG = 0. b) ΔG s indpndint d la tmpratura. c) La racción no s spontána si ΔG > 0. d) La racción s muy rápida si ΔG < Para la racción n fas gasosa idal: A + B C + D cuya cuación cinética o ly d vlocidad s: v = k [A], indiqu cómo varía la vlocidad d racción: a) Al disminuir l volumn dl sistma a la mitad; b) Al variar las concntracions d los productos, sin modificar l volumn dl sistma; c) Al utilizar un catalizador; d) Al aumntar la tmpratura.

3 10 - La racción n fas gasosa: A + B C + D s ndotérmica y su cuación cinética s: v = k [A] 2. Justifiqu si las siguints afirmacions son vrdadras o falsas: a) El ractivo A s consum más dprisa qu l B. b) Un aumnto d la prsión total produc un aumnto d la vlocidad d la racción. c) Una vz iniciada la racción, la vlocidad d racción s constant si la tmpratura no varía. d) Por sr ndotérmica, un aumnto d tmpratura disminuy la vlocidad d racción La cuación d vlocidad para l procso d rducción d HCrO 4 con HSO 3 n mdio ácido s: v = k [HCrO 4 ] [ HSO 3 ] 2 [H + ]. a) Indiqu las unidads d la constant d vlocidad (k). b) Indiqu l ordn total d la racción y los órdns parcials corrspondints a las trs spcis. c) Expliqu los factors qu influyn n la constant d vlocidad d la racción. D Indiqu d qué forma s pud aumntar la vlocidad d racción, sin variar la tmpratura y la composición La racción: A + B C s un procso lmntal. Rsponda razonadamnt a las siguints custions: a) Cuáls son las unidads d la vlocidad d racción?. b) Escriba la xprsión d vlocidad n función d las concntracions. c) Indiqu la molcularidad y los órdns parcials d racción. d) S modifica la vlocidad d racción si las concntracions inicials d A y B s mantinn constants pro cambia la tmpratura dl xprimnto? Para la racción n fas gasosa: CO + NO 2 CO 2 + NO la cuación d vlocidad s: v = k [NO 2 ] 2. Justifiqu si son vrdadras o falsas las siguints afirmacions: a) La vlocidad d dsaparición dl CO s igual qu la vlocidad d dsaparición dl NO 2. b) La constant d vlocidad no dpnd d la tmpratura porqu la racción s supon n fas gasosa. c) El ordn total d la racción s dos. d) Las unidads d la constant d vlocidad srán: mol L 1 s La racción n fas gasosa: 2 A + B 3C s una racción lmntal y, por tanto, d ordn dos rspcto d A y d ordn uno rspcto d B. a) Formul la xprsión para la cuación d vlocidad. b) Indiqu las unidads d la vlocidad d racción y d la constant cinética. c) Justifiqu cómo afcta a la vlocidad d racción un aumnto d la tmpratura a volumn constant. d) Justifiqu cómo afcta a la vlocidad d racción un aumnto dl volumn a tmpratura constant.

4 15 - S dtrminó xprimntalmnt qu la racción: 2 A + B P sigu la cuación d vlocidad: v = k [B] 2. Contst razonadamnt si las siguints proposicions con vrdadras o falsas: a) La vlocidad d dsaparición d B s la mitad d la vlocidad d formación d P. b) La concntración d P aumnta a mdida qu disminuyn las concntracions d los ractivos A y B. c) El valor d la constant d vlocidad s función solamnt d la concntración inicial d B. d) El ordn total d racción s trs La racción: 2 X + Y X 2 Y tin órdns d racción dos y uno rspcto a los ractivos X Y, rspctivamnt. a) Cuál s l ordn total d la racción?. Escriba la cuación d la vlocidad dl procso. b) Qué rlación xist ntr la vlocidad d dsaparición d X y la d aparición d X 2 Y?. c) En qué unidads s pud xprsar la vlocidad d sta racción?; y la constant d vlocidad?. d) D qué factor dpnd l valor d la constant d vlocidad d sta racción?. Razon la rspusta La vlocidad d la racción: A + 2 B C n fas gasosa solo dpnd d la tmpratura y d la concntración d A, d tal manra qu si s duplica la concntración d A la vlocidad d racción también s duplica. a) Justifiqu para qué ractivo cambia más dprisa la concntración. b) Indiqu los órdns parcials rspcto d A y B y scriba la cuación cinética. c) Indiqu las unidads d la vlocidad d racción y d la constant cinética. d) Justifiqu cómo afcta a la vlocidad d racción una disminución d volumn a tmpratura constant Considrando l diagrama d nrgía qu s mustra, para la racción: A B + C contst razonadamnt a las siguints prguntas: a) Cuál pud sr la causa d la difrncia ntr la curva 1 y la 2? b) Para cuál d las dos curvas la racción transcurr a mayor vlocidad?. c) Qué l sucdrá a las constants d vlocidad d racción si s aumnta la tmpratura?. d) La racción s xotérmica o ndotérmica?.

5 19 - Una racción química dl tipo A (g) B (g) + C (g) tin a 25 ºC una constant cinética K = 5, L. mol -1. s -1. Contsta razonadamnt a las siguints prguntas: a) Cuál s l ordn d la racción antrior? b) Cómo s modifica l valor d la constant k si la racción tin lugar a una tmpratura infrior? c) Por qué no coincid l ordn d racción con la stquiomtría d la racción? d) Qué unidads tndría la constant cinética si la racción fus d ordn 1?

6 Solucions 1 - Solución. a) S supon qu la racción I s más lnta qu la racción II. Qu la racción I no sa spontána, mintras qu la racción II sí lo s b) Enrgía d activación: nrgía dl stado d transición (máximo d la curva) mnos nrgía d los ractivos. La racción catalizada positivamnt s la qu prsnta mnor nrgía d activación. Variación d ntalpía d racción: nrgía d los productos mnos nrgía d los ractivos. Es igual, tanto si hay como si no hay catalizador. c) Un catalizador positivo incrmnta la vlocidad d racción rducindo la nrgía d activación, pro dja inaltrada la variación d nrgía libr d Gibbs. 2 - Solución. a) Para todas: ΔG < 0. b) Si aumnta l grado d dsordn: ΔS > 0. La racción qu transcurr a mayor vlocidad s la qu pos mnor nrgía d activación. 3 - Solución a) La racción s xotérmica d) Al añadir un catalizador positivo disminuy la nrgía d activación. Esa disminución d la nrgía d activación incrmnta la vlocidad d racción. 4 - Solución: Tórica 5 - Solución a) La racción II b) Las raccions I y IV c) La racción III d) La nrgía d activación. 6 Solución: d) 7 - Solución La vlocidad d racción no dpnd d la difrncia d nrgía ntr ractivos y productos, dpnd d la difrncia d nrgía ntr ractivos y stado d transición (nrgía d activación). 8 - Solución a) Falsa b) Falsa c) Vrdadra d) Falsa 9 - Solución: a) Al disminuir l volumn a la mitad, aumnta la concntración d los ractivos al dobl, lo qu produc un aumnto d vlocidad ya qu aumnta l numro d choqus La vlocidad s duplica. b) No varía, ya qu la vlocidad s función d las concntracions d los ractivos c) Aumnta, ya qu disminuy la E A, sto hac qu aumnt k y por tanto la vlocidad. O disminuy (catalizador ngativo), ya qu aumnta la E A, disminuy K y por tanto la vlocidad d) Aumnta. S pud dmostrars a partir d k = A RT vlocidad Si T aumnta, aumnta la

7 10 - Solución: a) Falso. v = b) Vrdadro. [A] = [ A] [ B] t = n V A t n A. P = lugo un aumnto d prsión produc un aumnto n R. T T d la [A] y por tanto la vlocidad c) Falso. La vlocidad d la racción dpnd d la tmpratura y d la [A]. Si la [A] disminuy, la vlocidad disminuy d) Falso. Los aspctos trmodinámicos no influyn n la cinética. También s pud dmostrar a partir d k = A aumnto d vlocidad RT un aumnto d T supon un 11 - Solución a) mol 3 L 3 s 1. b) Ordn parcial rspcto a HCrO 4 : 1 Ordn parcial rspcto a HSO 3 : 2 Ordn parcial rspcto a H + : 1 Ordn total d racción: 4. c) Enrgía d activación y tmpratura d) Mdiant la adición d un catalizador (si ést s positivo, la nrgía d activación disminuy, aumnta k y la vlocidad d racción aumnta) Solución a) mol L 1 s 1 b) v = k [A] [B]. lmntal c) Racción bimolcular molcularidad 2. Órdns parcials: 1 rspcto a A y 1 rspcto a B. d) Sí, ya qu k dpnd d la tmpratura Solución. a) Vrdadra v = [ CO] [ NO ] 2 t = t b) Falsa. El stado físico d los ractivos no influy n la constant k. k = A RT c) Vrdadra. d) Falsa. L mol -1 s Solución. a) v = k [A] 2 [B]. b) Vlocidad d racción: mol L 1 s 1 : constant cinética: mol 2 L 2 s 1. c) Una subida d tmpratura a volumn constant incrmnta la constant d vlocidad y, con lla, también aumnta la vlocidad d racción. k = A RT d) Un aumnto dl volumn a tmpratura constant disminuy las concntracions d los ractivos y, con llas, también rbaja la vlocidad d racción Solución. a) Falso. Por cada mol d B qu dsaparc, s forma 1 mol d P b) Vrdadra. Al formars P s consum A y B c) Falso. No dpnd d la concntración sino d la tmpratura d) Falso. Dos

8 16 - Solución. a) Ordn total: 3 ; v = k [X] 2 [Y]. b) La vlocidad d dsaparición d X s l dobl d la vlocidad d aparición d X 2 Y. c) Vlocidad d racción: mol L 1 s 1 : constant d vlocidad: mol 2 L 2 s 1. d) Dpnd d la nrgía d activación y la tmpratura Solución a) La concntración d B cambia a dobl vlocidad qu la d A. b) Órdns parcials d racción: 1 rspcto a A y 0 rspcto a B ; v = k [A]. c) Vlocidad d racción: mol L 1 s 1 : constant cinética: s 1. d) Incrmnta la vlocidad d racción al aumntar la concntración d A Solución. a) En l procso 2 s ha añadido un catalizador positivo. Una pquña cantidad d catalizador positivo, disminuy la vlocidad. Sin altrar las variacions d las funcions d stado b) La curva 2. A mnor E A aumnta l numro d choqus ficacs, aumnta la vlocidad d racción. k = A RT al disminuir E A, K aumnta y por tanto la vlocidad d la racción c) Al incrmntars la tmpratura aumntan las constants d vlocidad y, con llo, las vlocidads d racción. k = A RT d) El contnido nrgético d los productos s mnor qu l d los ractivos. Por tanto s dsprnd nrgía Exotérmica -ΔH R < Solución a) α = 2 b) Si la tmpratura disminuy k = A RT k disminuy y la vlocidad también disminuy c) Solo n las raccions lmntals l ordn d racción coincid con los coficints stquiométricos En procsos no lmntals, qu transcurrn n varias tapas (mcanismo) l ordn d la racción nunca coincid con los coficints stquiométricos d los ractivos. d) s -1