[A]0 / mol dm -3 [B]0 / mol dm -3 v0/ mol dm -3 s

Transcripción

1 Repueta Serie (Cinética Química) Profeor: Jorge Peón Peralta. La reacción A + B C + D e etudió experimentalmente obteniéndoe lo iguiente dato. [A]0 / mol dm - [B]0 / mol dm - v0/ mol dm Utilizando lo dato que e te proporcionan reponde a la iguiente pregunta. a) Cuál e la ley experimental de velocidad de eta reacción? V= d[c]/ = [A][B]. Nótee que la velocidad e incrementa por exactamente el mimo factor que el incremento de la concentración de amba epecie. b) Cuál e el orden total de la reacción? Orden global:, orden repecto a cada reactivo:. c) Cuál e el valor de la contante de velocidad de la reacción? (no olvidar indicar la unidade correcta) = v/[a][b] = d) Equematiza el comportamiento eperado para la gráfica de [A] v. tiempo y [B] v. tiempo cuando la concentracione de eta epecie on iguale a t=0. Qué forma funcional tienen eta curva? Son decaimiento hiperbólico, idéntico entre í. e) Si realizara un experimento en el cual la concentración de B etuviera en exceo, entonce debería eperar que una gráfica de logaritmo de la velocidad de la reacción v. ln[a] fuera una línea recta en donde la pendiente y la ordenada al origen correponderían a - y ln[a] 0, repectivamente. f) La ecuación de velocidad experimental ugiere que e trata de una reacción elemental? (Si/No). Porque? No, porque la ecuación de velocidad no refleja la etequiometría de la reacción (i fuera elemental, el orden repecto a A eria y el repecto a B, ).

2 g) Indica i alguno() de lo iguiente mecanimo e conitente con la ecuación de velocidad experimental. Jutifica tu repueta derivando la ecuación de velocidad para cada uno de lo mecanimo que e te proporcionan. El producto que define la velocidad de reacción e C. Ver repueta en el documento repectivo en el amyd. i. A I I + B C + D donde >> conidera tanto la aproximación del pao lento como la aproximación del etado etacionário. ii. A + B I + D I C donde <<, conidera tanto la aproximación del pao lento como la aproximación del etado etacionário. iii. A I + D I + B C para >> iv. A + B I - para - y - >> D + I C v. A + B I para - y - >> - I C

3 vi. A I - I + B I + D I + E C Aume que e mucho mayor que toda demá contante y aplicar la aproximación repectiva del pao lento. Ademá: coniderar y - >>.. Para el iguiente equema de reacción : A P A P Indica cuál e la relación entre y (e decir, el valor de / ) en la reaccione indicada en la iguiente gráfica. Brevemente jutifica tu repueta P A P P A P A P P Recuerda que para ete equema el cambio en la concentración de [P ] y [P ] en función del tiempo, etá dado por la iguiente ecuacione. ( ) t [ P ] [ A] 0 e [ P ] [ A] 0 e ( ) t Repueta de [P ]/[P ] = / (que e puede obervar de la ecuacione): er grafico: / = 0./0.9 = 0. º grafico: /= 0.66 / 0. = er gráfico: /= 0.9 / 0. = 9

4 . Conidera el iguiente mecanimo de reacción con pao auto-catalítico. A + B => A con contante de velocidad B + C => C con contante de velocidad C + A => P con contante de velocidad Ecribe la expreione para la derivada temporale de la concentración de toda la epecie. Repueta

5 4. Conidere el reactivo A que da origen a una mezcla de producto P y P en reaccione paralela con:.40x0 y 8.7x0. Calcule la tre concentracione para un experimento con a. t 80 P A b. t t c. Se ha formado la mitad de la cantidad final de P. 4 A.7x0 cuando: 0 Repueta a. t A 0 exp t A t 4.7x0 exp.40x0 8.7x0 80 A t 80 4 A t.6x exp A t P t.40x0 4 *.7x0 exp.40x0 8.7x0 P t 80.40x0 8.7x0 80 P t.8x exp A t P t 8.7x0 4 *.7x0 exp.40x0 8.7x0 P t 80.40x0 8.7x P t.8x 0 80 A P b. t t 0 0 exp exp t A t A exp exp t t

6 exp t t exp exp exp t t ln ln t.40x0 ln.40x0 8.7x0 t -.40x0 8.7x0 t 08.5 A t A t exp x0 exp.40x0 8.7x A t A t 4.5x exp A t P t.40x0 4 *.7x0 exp.40x0 8.7x0 P t x0 8.7x P t 4.5x exp A t P t 8.7x0 4 *.7x0 exp.40x0 8.7x0 P t x0 8.7x P t.8x

7 c. Se ha formado la mitad de la cantidad final de P. A 0 exp t P t a tiempo infinito e tiene la concentración final de P 0 P t A 8.7x0 4 4 P t *.7x0.x 0.40x0 8.7x0 A tiempo infinito e ha formado.x0-4 concentración de P e.6 x0-4.. Entonce la mitad de la 0 exp A t P t al depejar el tiempo e obtiene: ln t P t A x0.40x0 8.7x0 ln 4.7x0 x8.7x0 t.40x0 8.7x0 - - t 68.6 A t A t exp 4.7x0 exp.40x0 8.7x A t A t.9x ,6 0 exp A t P t

8 .40x0 4 *.7x0 exp.40x0 8.7x0 P t x0 8.7x P t.5x exp A t P t 8.7x0 4 *.7x0 exp.40x0 8.7x0 P t x0 8.7x P t.6x Para la reacción A B I C uetre que en cierta condicione (indicar lo que e ob): dc oba B d[c]/ = [I], con I en equilibrio con A + B : [I] = Keq [A][B] Subtituyendo en d[c]/ d[c]/ = Keq[A][B]. obervada= *Keq = * / - eto e obervaría í y - on mucho mayore que ya que con eto, el intermediario I e mantiene todo el tiempo en equilibrio con A + B. E decir, aunque e vaya conumiendo I, el equilibrio e tan rápido que iempre e recupera la relación : Keq = [I] / [A][B] 6. Conidere la reacción de decompoición de N O 5: ob N O NO O 5 4 Experimentalmente e encontró que la ley de velocidad para eta reacción e: d O N O ob 5 Para la reacción anterior e propone el iguiente mecanimo: N O NO NO 5 NO NO NO NO O NO NO NO

9 Demuetre que ete mecanimo e conitente con la ley de velocidad. Conidere la aproximación del etado etacionario tanto para NO como para NO. Indique a qué equivale la obervada. Aplicando la aproximación del etado etacionario para NO NO NO NO 0 NO NO NO NO NO NO Aplicando la aproximación del etado etacionario para NO NO NO N O NO NO NO NO NO 0 5 NO N O5 NO NO NO Sutituir NO NO Se obtiene: NO N O5 NO NO NO N O5 NO NO NO d O NO NO Sutituyendo NO e obtiene: d O N O5

10 ob 7. La ley de velocidad para la reacción decrita por: E: d N NO ob ob H NO N H H O Demuetre que el iguiente mecanimo e conitente con la ley de velocidad. NO NO N O H N O N O H O H N O N H O Conidere la aproximación del etado etacionario para el N O y la aproximación de un equilibrio previo entre el N O y el NO (ª reacción). Repueta d N H N O Aplicando la aproximación del etado etacionario d N O H N O H N O 0 H N O H N O N O N O Aplicando la aproximación del pre-equilibrio K equil N O NO N O K equi NO reemplazando N en N O N O O

11 Se obtiene: equi NO N O K d N NO Kequi ob K equi H reemplazando N O en d N H N O 8. uetre que el iguiente mecanimo para la reacción ob NO Br NOBr E conitente con la ley de velocidad obervada experimentalmente: ecanimo Br ob NO Br Equilibrio previo NO NO N O N O Br NOBr Lenta Repueta Aplicando la aproximación del pre-equilibrio: K equil N O NO N O K equi NO reemplazando N O en Br N O Br Se obtiene Br ob K equi NO K Br equi

12 9. Verifique i cada uno de lo iguiente mecanimo e conitente con la ley dno de velocidad obervada: NO O ob a. NO N O Equilibrio Repueta (a) N O O NO O N O Lenta Aplicando la aproximación del pre-equilibrio: K equil N O NO N O K equi NO O Kequi reemplazando NO N O en O N O ob K equi b. NO O NO Equilibrio NO NO NO Lenta Repueta (b) NO NO Aplicando la aproximación del pre-equilibrio:

13 K equil NO NO O NO NO equi O reemplazando NO en NO NO O equi ob equi NO c. NO O NO Elemental Repueta (c) O NO ob 8. La reacción entre dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono, NO (g) + CO(g) NO(g) + CO (g), ocurre de acuerdo al iguiente mecanimo de reacción donde e puede aplicar la aproximación del pao lento: NO (g) NO (g) + NO(g) lento con NO (g) + CO(g) NO (g) + CO (g) rápido con a) Exprea la velocidad de aparición (o deaparición) de cada epecie (e decir, la derivada temporal de la concentración de cada epecie en función de la concentración de la demá epecie). b) Ecribe de nuevo eta expreione en término de la preión parcial de cada epecie como función de la preione parciale de la demá epecie.

14 c) Cuál erá la ecuación de velocidad experimental que debería encontrar i e aplica la aproximación del pao lento? Exprea tu repueta tanto como una dependencia de la concentracione como de la preione parciale. Repueta

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