= i. ele. 1.- La molécula de hidrógeno (H 2

Transcripción

1 .- La molécula de hidrógeno ( ) reacciona con un átomo de cloro (Cl) para dar Cl + a T5 K pasando a través de un estado de transición lineal. ara este sistema: a) Calcular la función de partición molecular electrónica de reactivos y estado de transición a 5 K. Téngase en cuenta que el átomo de cloro neutro posee un estado electrónico fundamental 3/ y un estado excitado de baja energía / a 88 cm -. y que el estado de transición posee un electrón desapareado. q ele i ge i εi T q ele (Cl) i (J i + )e εi T 4 + e hcν T 4.6 qele ( ) (S + ) q ele (S + )

2 Calcular la constante de velocidad para dicha reacción sabiendo que la diferencia de energía entre los niveles fundamentales del estado de transición y los reactivos es de 4.9 cal/mol Datos: Cl E.T. (Cl ) M (g/mol) B (s - ) (cm - ) ; 54; 54* *excluida la coordenada de reacción r T h ε exp 7.6 T 3 q(cl) q N A q( N A ) N A ε exp T q(cl) q tras (Cl)q ele (Cl) πm qtras (Cl) h q ele (Cl) 4.6 Cl T 3 /

3 Calcular la constante de velocidad para dicha reacción sabiendo que la diferencia de energía entre los niveles fundamentales del estado de transición y los reactivos es de 4.9 cal/mol Datos: Cl E.T. (Cl ) M (g/mol) B (s - ) (cm - ) ; 54; 54* q( ) qtras( )qrot ( )qvib( )qele( ) 3 / πmt qtras ( ) h T qrot ( ).86 σhb q ( ) vib hν T e ele ( ) q *excluida la coordenada de reacción [ ] q q q q q q q qtrasqrotqvibqele qcr tras rot vib ele 3 / πmclt 3 qtras 4.83 h T q rot 55.8 σhb 3 qvib hνi i T e q ele cr

4 Calcular la constante de velocidad para dicha reacción sabiendo que la diferencia de energía entre los niveles fundamentales del estado de transición y los reactivos es de 4.9 cal/mol Datos: Cl E.T. (Cl ) M (g/mol) B (s - ) (cm - ) ; 54; 54* *excluida la coordenada de reacción r T h q(cl) q N A q( N A ) N A ε exp T r r.6 5 m 3 mol s

5 .- Los siguientes datos corresponden a la adsorción de un gas sobre. gramo de carbón vegetal a 5 K. Comprueba si el modelo de Langmuir es adecuado para describir el proceso de adsorción, utilizando un ajuste lineal de / vs / [/ (/K mon ) (/) + / mon ] y otro, también lineal, de / vs (obtenido tras multiplicar la relación anterior por (/) /K mon + (/ mon ) ). Realiza también un ajuste no lineal de vs (en concreto usando la función yax/(+bx) (siendo y y x; ak mon y bk)utilizando por ejemplo el Kaleidagraph o la función Solver en el Excel). odéis encontrar un tutorial sobre el cómo utilizar la función Solver de Excel en la dirección web: /torr (C.N.)/mL Kmon + K K K + mon mon mon + mon

6 35 Kmon + K 3 (ml) 5 y m*m/(+m*m) alue Error K. torr m m mon 6.5 ml 5 Chisq R NA NA (torr)

7 K + mon mon.9 Data y x R mon 57.8 K.35 ml torr / (/ml) / /(/torr)

8 K mon + mon.3.3 y x R mon 6.5 ml / (torr/ml).6.4. K.6 torr (torr)

9 vs / vs/ / vs mon (ml) K (torr - ) R

10 El catalizador de un coche cumple dos funciones fundamentalmente: eliminar el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno. Describe cómo es el catalizador de un coche. Qué tipo de compuestos se utilizan? Qué reacciones catalizan? or qué pueden perder efectividad los catalizadores de coches? NO (g) + CO (g) N (g) + CO (g) CO (g) + O (g) CO (g) C 6 (g) + 7O (g) 4CO (g) + 6 O (g) Catalizador de un coche. Tomado de: - El catalizador (t, d o Rh) se presenta sobre una superficie cerámica que asegura una máxima superficie expuesta - El catalizador se puede envenenar: por ejemplo al usar gasolina con lomo

11 4. Se estudió experimentalmente la reacción de hidrogenación de etileno sobre un catalizador de níquel: C 4 (g) + (g) C 6 (g). artiendo de reactivos puros se midió la velocidad inicial v (con unidades de atm s - g - ) en función de la presión de etileno (atm), manteniéndose constante la presión de hidrógeno a,5 atm. Los resultados, a dos temperaturas distintas, se ajustaron de la siguiente forma: T3 º C T36º C v 5,5 + 8,57 7, + 3, v 4.. Considerando que el hidrógeno reacciona sin disociación ni adsorción y que la adsorción del producto es despreciable, determinar las expresiones de la velocidad inicial en función de las presiones de reactivos en el caso de que la etapa controlante sea la adsorción de etileno o la reacción superficial. Comparando con los datos experimentales, determinar cuál es la etapa limitante y los valores de las constantes que aparezcan en las ecuaciones cinéticas a la dos temperaturas de trabajo.

12 C 4(g) + M(sup) C4 C 6 M(sup) 4 M(sup) + (g) C (g) + M(sup) Etapa lenta adsorción: v C4( θc4) θc4 Reacción en equilibrio: C ( θ 6 C4) K θ C4 elocidad Inicial: θc4 C 6 v θ C4( θc4) C4 v

13 C 4(g) + M(sup) C4 M(sup) C 6 4 M(sup) + (g) C (g) + M(sup) Etapa lenta reacción: v θc4 C ( C4) Adsorción en equilibrio: K θ 6 C4 θc4 ( θ C4 ) θ C4 K + K C4 C4 elocidad Inicial: 6 C v θet C ( θ 6 Et ) v K + K ' K C4 + C4 ' K v K + ' '

14 v K + ' ' ' K,5atm T573K v 5,5 + 8,57 ',39 s g K, atm,4 s g,5atm T633K v 7, + 3, ',584 s g K,87 atm,5 s g

15 .. Cuál será la energía de activación de la reacción global en los límites de temperaturas muy bajas y muy altas? K v + K C4 C4 T muy baja K C4 K C4 v + K K C4 C4 E E cat a,cat a,,4 s g,5 s g T573K T633K ln,t,t E a, R T T E a,,4 J/mol

16 K v + K C4 C4 T muy alta K C4 K C4 + K C4 v cat K E a,cat E a, + ads,c4 K, atm T573K T633K K,87 atm K ln K,T,T ads,c4 R T T ads,c4-89,97 J/mol E 4 a,cat Ea, + ads,c,4 89,97,7 J/ mol