Resolución ejercicios PRÁCTICO 5

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1 esolución ejercicios PÁCTICO 5 1. a) H 2 O 2 (g) H 2 (g) + O 2 (g) - [ H 2 O 2 (g)] = [ H 2 (g)] = [ O 2 (g)] t t t (vh 2 O 2 = vh 2 = vo 2 ) b) MnO 2 (s) + Mn(s) 2MnO(s) - [ MnO 2 (s)] = - [ Mn(s)] = 1 [ MnO(s)] t t 2 t (vmno 2 = vmn = ½ vmno) c) 2C 6 H 14 (l) + 13O 2 (g) 12CO(g) + 14H 2 O(g) - 1 [ C 6 H 14 (l)] = - 1 [ O 2 (s)] = 1 [ CO (g)] = 1 [ H 2 O (l)] 2 t 13 t 12 t 14 t (1/2 vc 6 H 14 = 1/13 vo 2 = 1/12 vco = 1/14 vh 2 O) 2. a) O 3 (g) + O(g) 2O 2 (g) vo 3 = k [O 3 ][O] α Unidades: M/s = (1/M.s)(M) 1 (M) α α = 1 vo 3 = k [O 3 ][O] vo 3 = ( ) [O 3 ][O] b) vo 3 = ½ vo 2 vo 2 = 2 vo 3 = 2 ( ) [O 3 ][O] vo 2 = k [O 3 ][O] vo 2 = ( ) [O 3 ][O] c) vo 2 = k [O 3 ][O] [O 3 ] = vo 2 = M.s -1 =.128 M k [O] ( )M -1.s -1 (1 1-2 )M 3. 1 [N 2 O 5 ] (M) Tiempo (min) No es de orden CEO Al graficar: - ln [N 2 O 5 ] vs t, da una recta es de orden 1 con respecto al N 2 O 5 Por lo tanto, vn 2 O 5 = k [N 2 O 5 ] 4. a) 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) v= k[no] 2 [O 2 ] k= v = M.s -1 = 2 M -2.s -1 [NO] 2 [O 2 ] (.3) 2 (.4) b) M -2.s -1 Facultad de Ciencias. Universidad de la epública. 1

2 c) v =k[no/2] 2 [O 2 ] = k[no] 2 [O 2 ] v = v La velocidad disminuye en un factor de 4 5. a) A Productos v = k[a] ln[a] t = ln[a] o - kt ln[a] 3 meses = ln(6 1-3 ) (1.65)(.25) = [A] 3 meses = M b) ln[a] 1 año = ln(6 1-3 ) (1.65)(1) = [A] 1 año = M c) ln(1 1-3 ) = ln(6 1-3 ) (1.65)t t= ln(6 1-3 ) - ln(1 1-3 ) = 1.8 años 1.65 d) t 1/2 = ln2 = ln 2 =.42 años k a) v = k [BF 3 ] α [NH 3 ] β 32 = k [.1] α [.2] β 32/8 = (.2/.1) β 8 = k [.1] α [.1] β 4 = 2 β ln4 = β.ln2 β = 2 8 = k [.1] α [.1] β 8/24 = (.1/.3) α 24 = k [.3] α [.1] β 1/3 = (1/3) α ln1/3 = α.ln1/3 α = 1 v= k [BF 3 ][NH 3 ] 2 b) 32 M.s -1 = k(.1m)(.2m) 2 k = 8 M -2.s -1 c) v= (8 M -2.s -1 )(.2 M)(.2M) 2 v = 64 M.s -1 d) M 6 s 1 min 1 M = x 1s v = 1 M.s -1 = M.min -1 1 = (8)(.3)(NH 3 ) 2 [NH 3 ] =.64 M 7. a) Un catalizador es una sustancia que modifica la velocidad de una reacción química pero que no se consume en ella. ó Un catalizador positivo es una sustancia que acelera una reacción química pero que no se consume en ella. b) La función de un catalizador consiste en modificar la energía de activación de una reacción química. ó La función de un catalizador positivo consiste en reducir la energía de activación de una reacción química. 8. a) H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) v= k [H 2 ] α [I 2 ] β 6.6 = k [.2] α [.4] β 6.6/13 = (.2/.4) α 13 = k [.4] α [.4] β ln(6.6/13) = α.ln(.2/.4) α = = k [.2] α [.2] β 3.3/6.6 = (.2/.4) β 6.6 = k [.2] α [.4] β Facultad de Ciencias. Universidad de la epública. 2

3 Curso de Química general, Química I y Química ln.5 = β.ln.5 β = 1 vi 2 = k [H 2 ][I 2 ] k= v = M.s -1 =.825 M -1.s -1 [H 2 ][I 2 ] (.2)(.2)M 2 b) vi 2 = ½ vhi vhi = 2 vi 2 vhi = 2 (.825)(.375)(.5 = M.s -1 c) H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) H reacc = 2 H f HI (g) - H f H 2(g) - H f fi 2(g) H reacc = 2(26) (62) = -1 KJ Ea= 163 kj H = 1 kj Ea = Ea + H = 173 kj 9. a) La Ea de una reacción química es la energía mínima necesaria para que se produzca la reacción aportada por la E cinética de los reactivos, capaz de romper el enlace químico de los reactivos. Un catalizador modifica la velocidad de la reacción al modificar la Ea. Si aumenta la velocidad de reacción disminuye la Ea. Si disminuye la velocidad de reacción (inhibidor) aumenta la Ea b) In (k 2 / k 1 ) = - Ea (1/T 2 1/T 1 ) c) A 2B In (k 2 / k 1 ) = Ea (1/T 1 1/T 2 ) In (k 2 /k 1 ) = (83/8.314) (1/293 1/33) In (k 2 /k 1 ) = (k 2 /k 1 ) = 3.79 E a = 233 kj esolución de ejercicios complementarios 1. 2 NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g) ½ v NO = v Cl2 v Cl2 = 3/2 mmhg/min = 15 mmhg/min

4 ½ v NO = ½ v NOCl v NOCl = 3 mmhg/min P T = P NO + P Cl2 + P NOCl = (-3) + (-15) + 3 = -15 mmhg La presión total en el recipiente disminuye a la velocidad de 15 mmhg/min 11. CH 3 OH(ac) + HCl(ac) CH 3 Cl(ac) + H 2 O(l) De la tangente a t = 1 min v 1 = [H + ] = = x 1-3 M/min t De la tangente a t = 5 min v 5 = [H + ] f - [H + ] i = = -1. x 1-3 M/min t ciclopropano propeno (A) (B) v 1 = 1.78 x 1-3 M/min V 1 = 1. x 1-3 M/min ODEN 1 : ln[a] t = ln[a] kt ln[a] 3 = (ln.5) (5.4 x 1-2 ) (3) = [A] = e ln[a] [A] 3 = x 1-3 M v A = v B - [A] = [B] - (9.895 x 1-3.5) = [B] 3 t t 3 3 [B] 3 =.415 A t = 3 h [Ciclopropano] = x 1-3 M [Propeno] = 4.15 x 1-3 M 13. A Productos Tiempo (min) [A] (M) Ln[A] 1/[A] (M 1 ) Para establecer el orden se grafica tiempo vs cada una de las columnas: No es de orden No es de orden 1 Facultad de Ciencias. Universidad de la epública. 4

5 Curso de Química general, Química I y Química Da una recta. Es de orden 2 v A = k[a] 2 pendiente=k=(5.56-4)/(2-1)=.156 M -1 min -1 k=.156 M -1 min Tiempo (s) CH 3 NC CH 3 CN P CH3NC (mmhg) Ln P CH3NC No es orden Orden 1 v=k [CH 3 NC] pendiente= ( ) = -k (8-) k= 2.75X1-4 s -1 t 1/2 = Ln2 =. Ln2. = 334 s = t 1/2 k 2.75X A Productos v = k [A] 2 t 1/2 = 1 k = 1 = k [A] t 1/2. [A] A B + C v = k [A] 2 1 = 1.94 x 1-3 M -1 min -1 = k 31 (1,66) 1/[A] t = kt + 1/[A] 1/[A] t - 1/[A] = kt 1/k [A] t - 1/k [A] = 1-1. (.1)M -1.min -1 (.8) (.1)M -1.min -1 (.1) t = = 25 min = t 17. A 2B + C k =.45 L/mol. 1/min =.45 M -1.min -1 ODEN 2 v A = ½ v B - ([A] t - [A] ) = t- ½ ([B] t - [B] ) t

6 [A] t,45 = - ½ (.45 - ) [A] t = =.225 M t t 2 1 / [A] t = k t + 1 / [A] t = (1 / [A] t - 1 / [A] ). 1 / k = (1/.225 1/.45). 1/.45 t = min 18. a) 1 / [A] t = k t + 1 / [A] k = (1 / [A] t - 1 / [A] ). 1 / t k = (1/1.25 1/2.5). 1/1 = 4 x 1-3 mm -1.s -1 b) Si t = t ½ [A] t = [A] /2. 1 = k. t ½ + 1 / [A] k. t ½ = 2 / [A] 1 / [A] = 1 / [A] [A] /2 t ½ = 1 = 1 = 1 s k [A] (4 x 1-3 mm -1.s -1 )(2.5 mm) 19. a) k = 3 x 1-5 min -1 ODEN UNO (por las unidades de k) v = k [ C 2 H 5 Cl] b) VIDA MEDIA (t ½): Tiempo requerido para que la concentración del reactivo disminuya a la mitad de la inicial. t ½ = Ln 2 = Ln 2 = 2315 min = t ½ k 3 x 1-5 min a) 2 A B + 2 C v A = k [A] t = [A] k t [A] 5 min =,1 (1 x 1-3 M -1.min -1 ). 5 min =.5 M b) A t = 5 min la [A] disminuye a la mitad t ½ = 5 min c) t ½ = [A] / 2 k ([A] / 2 = [A] k t ½ t ½ = [A] / 2 k) A B + 2 C Ln [A] t = Ln [A] - k t k = Ln [A] - Ln [A] t t k = Ln ( [A] / [A] t ) = Ln ( [A] /,25 [A] ) = Ln ( 1 /,25 ) = x 1-3 min -1 t t 3 min H 2 O KMnO HCl 2 Mn O KCl + 8 H 2 O + 4 Cl - M = n / V n (KMnO 4 ) =.1. (2x1-3 ) = 2 x1-3 moles KMnO 4 2 moles KMnO 4 5 moles H 2 O 2 2 x1-3 moles x x = 5 x1-3 moles H 2 O 2 M (H 2 O 2 ) = 5 x 1-3 =.125 M 4 x 1-3 k = 1 x 1-3 horas -1 ODEN 1 Ln [A] t = Ln [A] - k t t = Ln [A] - Ln [A] t k t = Ln.2 Ln.125 = 47 horas = t 1 x 1-3 h -1 Facultad de Ciencias. Universidad de la epública. 6

7 23. A 2 B v= k[a 1 ] α v 1 = k [A 1 ] α = k [.4] α 1=(.4/.5) α v 1 = k [A 1 ] α k [.4] α ln 1= α (ln(.4/.5)) α = ODEN la velocidad no depende de la concentración de A v= k[a 1 ] M/s v= k 24. APIDEZ DE EACCIÓN: velocidad de reacción. COMPLEJO ACTIVADO: compuesto formado por combinación de reactivos que desaparece. Es una especie intermediaria muy reactiva, muy energética. ENEGÍA DE ACTIVACIÓN: E mínima necesaria para que se produzca la reacción, aportada por la E cinética de los reactivos, capaz de romper el enlace químico de los reactivos. CATALIZADO: sustancia que puede variar la velocidad de reacción, modificando la Ea sin consumirse. Hacen que la reacción transcurra por un camino alternativo, se forma otro complejo activado que requiere de diferente energía, o sea que varía la Ea. 25. H 2 SeO I H + Se + 2 I H 2 O = k ( ) α (3 1-1 ) β ( ) γ (4.5/14.6) =(.712/2.4) α k ( ) α (3 1-1 ) β ( ) γ ln (4.5/14.6) = α (ln(.712/2.4)) α = = k ( ) α (3 1-1 ) β ( ) γ (4.5/12) =(3/9) β k ( ) α (9 1-1 ) β ( ) γ ln (4,5/12) = β (ln(3/9)) β = = k (, ) α (3 1-1 ) β (12,5 1-2 ) γ (173/28) =(12,5/5,18) β k (, ) α (3 1-1 ) β (5, ) γ ln (173/28) = γ (ln(12,5/5,18)) γ = a) 2 H 2 (g) + 2 NO(g) N 2 (g) + 2 H 2 O(g) ½ v (H 2 ) = ½ v NO = v N 2 = ½ v (H 2 O) b) v = k[h 2 ][NO] α [H 2 ] = cte v = k [NO] α k t (s) P NO (atm) - ln P NO 1/ P NO (atm -1 ) P NO (atm),2,15,1,5 NO es orden CEO t (s) - ln P NO t (s) NO es de orden UNO

8 1/P NO (atm -1 ) t (s) Orden DOS pend = k = 4-2 = 2.22 atm -1. s v = k[no] 2 k = 2,22 atm -1. s -1 c) In (k 1 / k 2 ) = Ea (1/T 2 1/T 1 ) In k 1 - k 2 = Ea (1/T 2 1/T 1 ) In k 2 = k 1 - Ea (1/T 2 1/T 1 ) In k 2 = In 2.22 (82/8.314) (1/(5+273) 1/3) k 2 = atm -1.s CO(g) + NO 2 (g) CO 2 (g) + NO(g) a) v = k[no 2 ] 2 [NO 2 ]=.4 M b) Aumenta la velocidad si aumenta la constante k, entonces aumenta la temperatura. Por favor no imprima si no es necesario. Cuidar el medioambiente es responsabilidad de TODOS.