1.
a. Balancee la siguiente siguiente ecuación ecuación y exprese la velocidad velocidad en términos términos de los cambios de concentración concentración con con el tiempo para cada cada sustancia: sustancia: NO (g) + O (g) → NO! (g) b.
.
"#ué tan r$pido r$pido decrece decrece la %O& cuando la %NO& disminuye a 1.' x 1 mol*l s -
a velocidad de reacción se expresa expresa en términos cambios en la concentración de reactivos reactivos y productos. ,scr-base la ecuación balanceada para la reacción:
elocidad !.
·
=
0 ∆%./ ) & ∆t
0 1
=
∆%O & ∆t
=
1
∆%/ O&
∆t
=
∆%.O & ∆t
Se estudió la isomerización del metil isonitrilo (CH 3NC) a acetonitrilo (CH 2CN) en fase gaseosa a 215 oC, y se obtuieron los datos siguientes! %/!N& %2&
.1'3
.11
.341
.!1
.1!5
.5
6iempo %s&
3
7
1
13
a" Calcular Calcular la elocida elocidad d media de reacc reacción, ión, en el interalo interalo de tiem#o tiem#o en cada medición medición b. $se la gr%&ca de [CH3CN] #ara deter determin minar ar las eloci elocidad dades es CN] en func funció ión n de tiem tiempo po #ara instant%neas a t ' 5 s y t ' s" c" $se los los datos datos de modo direc directo to #ara calcu calcular lar la eloci elocidad dad instan instant%n t%nea ea a t ' 5 5 s y t ' s" Se tiene la reacción siguiente! . NH*+ (ac) + N 2- (ac) → N2 (g) + 2 H2 (l) .os datos de elocidad de la reacción entre iones amonio y iones nitrito en agua a 25 oC son! 6.C77 NC. 0C84s No" de 0NH*+NC. 0mol4l 0N2-NC. 0mol4l e/#erimen to 1 "1 "2 5"* / 1 −9 2
"2
"2
1" / 1−9
3
"*
"2
21"5 / 1−9
*
":
"2
32"3 / 1−9
5
"2
"22
1" / 1−9
:
"2
"**
21": / 1−9
a" 6scribir 6scribir la ecuación ecuación global de elocid elocidad ad res#ecto res#ecto a la concentració concentración n de los reactios" reactios" b" Calcular Calcular la constan constante te es#ec;&ca es#ec;&ca de de elocidad elocidad #ara #ara la reacció reacción" n" c" Calcular Calcular la elocid elocidad ad de reacció reacción n #ara un con
8eterm-nese 8eterm-nese los órdenes de reacción individuales para cada sustancia y el orden de reacción total para la siguiente ley de velocidad:
velocidad
=
0
0
9 %BrO ! & %Br & %/ + &
$na reacción reacción + = → C obedece a la siguiente ecuación ecuación de elocidad! elocidad elocidad ' >0 20=" a) Si se du#lica du#lica 0, 0, ?cómo ?cómo cambia cambia la eloci elocidad dad@@ ?Cambi ?Cambia a la constant constante e de elocida elocidad@ d@ 6/#liAue su res#uesta" res#uesta" b) ?Cu%les son los órdenes de de reacción de y =@ ?Cu%l es el orden orden de reacción global@ global@ c) ?Cu%les son las unidades de > #ara esta reacción@ 5. Cada Cada una de las las sigu siguie ient ntes es reac reacci cion ones es aun aun #ued #ueden en ocur ocurri rirr en la atmó atmósf sfer era a su#e su#eri rior or"" Asumiendo que ellas son reacciones elementales , escribir la ecuación de elocidad #ara esas reacciones" a" CH3 + 2 + 8 → CH32 + 8 c" 2 + 8 → 2 + 8 b" CH3 + 3 → CH2 + 2 + H d" 2N3 → 2N2 + 2 '.
7.
8eterm-nese el orden de reacción para la reacción / + → / a partir de los siguientes datos a 3 °: ,;<,=2,N6O
,O8>8 N> %mol*l⋅s&
%/& N> %m %mol*l&
%& N> %2O*&
1
1.4 x 1−!
.11!
.11
1.1 x 1−
.
.!!
!
4.! x 1−!
.33
.11
1.4 x 1−
.
.3'
CNBC D$E8C
4.
1.
11.
1.
1!.
Se midió la elocidad inicial de la reacción, + = de y =, los resultados son los siguientes!
→
C con diersas concentraciones iniciales
No" de e/#erimento
6.C77 NC. 0mol4l⋅s
0 NC. 0mol4l
0= NC. 0mol4l
1
*" / 1 −5
"1
"1
2
*" / 1 −5
"1
"2
3
1:" / 1 −5
"2
"1
Con base en estos datos, determ;nese! a" .a ecuación de elocidad de esta reacción b" .a constante es#ec;&ca de elocidad de esta reacción c. .a elocidad cuando 0 ' "5 C 8 y 0= ' "15 C 8" d" .a ecuación cinFtica de elocidad #ara esta reacción $n indiiduo accidentalmente ingiere una bebida alcoGólica, GabiFndose realizado el ensayo de cromatograf;a se determinó Aue #r%cticamente era #ro#anol" Segn una etiAueta en el frasco se tiene Aue la solución acuosa es 1: molar, de densidad I9*"2 >g4m 3 y un olumen de 1 ml, #ero fue im#osible leer la información de la #ureza de la solución" 7eterminar el tiem#o #ara metabolizar la bebida, sabiendo Aue una #ersona es normalmente ca#az de metabolizar 1"5 cm 3 de #ro#anol #or Gora" .a constante es#ec;&ca de elocidad de #rimer orden de la descom#osición de un insecticida en agua a 12 oC es de 1"*5 14aJo" Cierta cantidad de este insecticida es arrastrado a un lago un determinado d;a alcanzando una concentración de 5" / 1 -9 g4cc de agua" " ?Cu%l es la concentración del insecticida des#uFs de un aJo@ b" ?Cu%nto tiem#o tardar% la concentración del insecticida en descender a 2"5 / 1 -9g4cc" sumiendo Aue la tem#eratura en media del lago es 12 oC" $na solución K se mezcla con igual olumen de una solución L de igual molaridad Aue origina la reacción K + L → M" 7es#uFs de Aue transcurre 1 Gora se determina Aue Aueda #or reaccionar el 25 de K" Calcular el #orcenta dieron los siguientes datos de la descom#osición en fase gaseosa del ó/ido de etano en metano y monó/ido de carbono a 1*"5 oC" t 0minutos Presión 0atmósferas
5
9
I
12
1
11:"51
122"5:
125"92
12"9*
133"23
1*1"39
Haciendo uso de la ecuación cinFtica, demostrar Aue la descom#osición sigue una reacción de #rimer orden ?no de los riesgos de las explosiones nucleares es la generación de 4@r y su subsiguiente incorporación al calcio de los Auesos. ,ste isótopo emite rayos β de energ-a .33 2e y su vida media es de 7.1 aCos. @upóngase Due un recién nacido absorbió 1 µg. "u$nto Duedar$ después de a. 17 aCos b. 5 aCosE 13. ?n bioDu-mico estudia el rompimiento del insecticida 886 en el suelo y encuentra Due decae en una reacción de primer orden con una vida media de 1 aCos. "u$nto tardar$ para Due el 886 disminuya de 53 ppbm a 1 ppbm en una muestra de suelo (FppbmF es partes por billón por masa)E %35 aCos& 1'. ?Cu%l es la actiidad es#ec;&ca (en =A4g) si "5 µg de un isóto#o emite 9"* / 1 * #art;culas Q 1.
#or minuto@ 0"1: =A4g 15. 6l estroncioRI es un #roducto secundario radiactio de los reactores nucleares Aue biológicamente se com#orta como el calcio, el elemento Aue est% arriba de Fl en el gru#o " Cuando los mam;feros ingieren ISr, Fste se encuentra en su lecGe y &nalmente en sus Guesos de aAuellos Aue beben la lecGe" Si una muestra de ISr tiene una actiidad de 1"2 / 1 12 d4s, ?cu%l es la actiidad y la fracción de ncleos Aue decaen des#uFs de 5I aJos@ (t 142 del ISr ' 2I aJos) 17. $n radio isóto#o arti&cial se descom#one segn la ley de #rimer orden con un #er;odo de ida media de 15 minutos" ?6n cu%nto tiem#o se descom#ondr% el de la muestra@ 14. 6l isóto#o 1 7! Bi tiene una vida media de 1.1 aCos. "#ué masa en mg de una muestra de . mg permanece sin decaer después de !.53 / 13 Goras@ 01"*I mg
2
CNBC D$E8C
. 1. .
?DuF #orcenta
'7 !1 Ga
sabiendo Due el tiempo de vida media es de '7.! minutos
permanece luego de !. AorasE H1'.IJ @i un recuento celular bacteriano aumenta de 1 ! a 17 en 5 Aoras determ-nese el per-odo de generación.
.a descom#osición del ciclobutano, C *H → 2C2H*, es de #rimer orden con una ida media de I*" min a 9 " a" ?DuF fracción de una determinada cantidad de ciclobutano nos Auedar;a des#uFs de 39: min@ b" 6m#ezando con 1"5 g ?cu%ntos gramos Auedar;an des#uFs de (i) 1 min, (ii) 235 min@ c" ?Cu%ntas Goras se necesitar%n #ara reducir 5" mg a :"25 mg@ 0a" :"25O b" (i) "3 g, (ii) "29 gO c" *"9 Goras !.
Los siguientes datos son obtenidos para la reacción siguiente: productos. Experimentos Velocidad inicial (mol/l∙s) %A&o %B&o
A
+
(a) .!
(b) ."#
(c) .$
.' .
. .
. .!
B
→
Escribir la ecuación de elocidad para la reacción. *alcular el alor de la constante espec,ca de elocidad. -Velocidad ' %A&0 ' .! s '1 .
8entro de la exactitud experimental los siguientes datos se obtuvieron para la reacción de degradación: > → & %mol*l&
4
5
35
!'
!
1
t %minutos&
1
'
4
.a actiidad de una muestra de tritio diminuye 5"5 en un #er;odo de un aJo" ?Cu%l es el tiem#o de ida media del 1! /E H1. aCosJ '. Por medio gr%&co, determine el orden de reacción y la constante es#ec;&ca de elocidad #ara la reacción descrita #or la ecuación 3.
5.
@'
2=r (g)
=r2 (g)
7esde los siguientes datos!
7.
t (µs)
1
!
3
'
%Br& (µmol*l)
3.7
13.
1.
7.
'.5
3.'
2ucAas reacciones gaseosas tienen lugar en un motor y en los sistemas de escape de un automóvil. ?na de ellas es NO (g) + O (g) → NO (g) + O (g) ?se los siguientes datos para determinar la realiLados a la misma temperatura):
4.
constante es#ec;&ca de elocidad (los experimentos Kueron
,;<,=2,N6O
,O8>8 N> %mol*l⋅s&
%NO& N> %mol*l&
%O& N> %2O*&
1
.3
.1
.1
.7
.
.1
!
.3
.1
.1
?na reacción de segundo orden determinada ,;<,=2,N6>2,N6, es aDuella entre el bromuro de etileno y yoduro de potasio en metano al 44 I. /Br + ! / → / + MBr + M! ",scr-base la ecuación integrada para esta reacciónE. "u$l es el valor de la constante espec-Kica de reacciónE
!.
Se dan los siguientes datos #ara la ozonación del 1R#enteno en tetracloruro de carbono a 29"* o C C5H1
+
3
→
C5H13 (un ozoniuro) 3
CNBC D$E8C
elocidad de descom#osición del C 5H1 0 d%.3 /1( & O dt
Concentración de los reactios
. 2 s
0C5H1O (C8)
03O (C8)
2"1 1"1
1" / 1 -2 "5 / 1 -2
2" / 1 -3 2" / 1 -3
*"3
1" / 1 -2
5": / 1 -3
a" 6scr;base la ecuación de elocidad de reacción" ?Cu%l es el orden de reacción con res#ecto a C5H1 y a 3@ ?Cu%l es el orden de reacción@ b" Calclese el alor de la constante es#ec;&ca de elocidad #ara la reacción a 29"* oC" c" Calclese la elocidad, en mol4lTs, a 29"* oC en el instante en Aue 0C5H5 ' "95 / 1 -2 y 03 ' 3"3 / 1 -3" d" 6n el instante en Aue el C5H1 est% reaccionando a una elocidad de 3" mol4lTsO ?cu%l es la elocidad a la cual reacciona el 3 y se forma el C 5H13@ 0a" 1ro, 1ro, 2do ordenO b" 9"9 / 1 * l4molTsO c" 2" mol4lTsO d" 3" mol4lTs !1.
$na reacción Aue contribuye al agotamiento del ozono en la estratosfera es la reacción directa de los %tomos de o/;geno con el ozono! (g) + 3 (g)
→
2 2 (g)
2I la constante de elocidad de esta reacción es de *" / 1 5 C8-1s-1" (a) 6scriba la ecuación de elocidad #robable de esta reacción" (b) ?6s de es#erar Aue esta reacción se llee a cabo en un solo #aso elemental@ 6/#liAue #or AuF@ (c) Con base en la magnitud de la constante de elocidad, ?es de es#erar Aue la energ;a de actiación de esta reacción sea grande, o bien #eAueJa@ 6/#liAue su res#uesta" (d) $se los alores de ∆/ oK #ara estimar el cambio de ental#;a de esta reacción" ?6lear;a o reducir;a esta reacción la tem#eratura de la estratosfera@ !. (unless ) 6/ce#to Aue la reacción sea de #rimer orden, el tiem#o de ida media de una reacción de#ende de la concentración" .a relación general entre el tiem#o de ida media y la concentración inicial es 0
log t1*
n 1 0 1 0 0 = log 0 ( n 1) log %>&o (n 1) 9
donde n es el orden de reacción" s;, una gr%&ca de log t 142 contra log 0 o se obtiene una l;nea recta con una #endiente igual a −(n−1)" Para la reacción @'
2 =r (g)
=r2 (g)
los datos siguientes Gan sido obtenidos 0=ro (mol4l) t142
(s)
2"5 / 1−5
1"51 / 1 −5
1"* / 1 −5
1"* / 1 −*
2"2 / 1 −*
3"* / 1 −*
Pre#are una gra&ca de log t142 contra log 0=r o y determine el orden de reacción" !!. a" .a energ;a de actiación de la isomerización del metil isonitrilo es de 1: >U4mol" Calcule la fracción de molFculas de metil isonitrilo Aue tiene una energ;a de 1: >U o m%s a 5 " b" Calcule esta fracción a una tem#eratura de 51 " ?Cu%l es la razón de la fracción a 51 res#ecto a la fracción a 5 @ !.
Calclese las fracciones del nmero total de molFculas Aue tienen! a" $na energ;a de !( ((( !( (((
!3. 4
cal mol
cal mol
a 1 ((( M
a ((( M
.a descom#osición tFrmica de CH 3CHV2, ∆
b"
$na
energ;a
de
CNBC D$E8C
CH3CHV2 (g)
CH2CHV (g) + HV (g)
iene una energ;a de actiación de 2: >U4mol" 6l alor re#ortado #ara la constante es#ec;&ca de elocidad a *:2 ° C es 5" / 1 −: s −1" ?Cu%l es el alor de la constante de elocidad a *9 ° C@ W2"* / 1 −5 s−1X Calclese la relación de las constantes de elocidad de reacción, cuando se aumenta la tem#eratura de 3 a 31 " !5. .a constante de elocidad de una reacción es *"9 / 1 −3 s −1 a 25 °C y la energ;a de actiación es 33": >U4mol" ?Cu%l es el alor de > a 95 °C@ 03"3 / / 1 −3 s−1 !7. .a constante de elocidad #ara la reacción de N 25 en cloroformo !'.
2 N25
/l
* N2 + 2
iene mediciones a dos diferentes tem#eraturas! 1 ' 25° C, >1 ' 5"5* / 1 −5 s −1 y 2 ' :9 ° C, >2 ' I"3 / 1 −3 s−1" ?Cu%l es la energ;a de actiación #ara esta reacción@ W1" / 1 5 U4molX !4. .os coe&cientes de elocidad #ara la reacción de segundo orden de %tomos de o/;geno con Gidrocarburos arom%ticos Gan sido medidos" 6n la reacción con benceno los coe&cientes de elocidad son 1"** / 1 9 a 33 , 3"3 / 1 9 a 3*1 , y :"I / 1 9 a 3I2 " todos en dm3⋅mol−1⋅s−1" 7eterm;nese el factor #ree/#onencial y la energ;a de actiación de la reacción" 01"1* / 1 1 dm3⋅mol−1⋅s−1O 1:"9 >U ⋅mol−1 .
25 oC #ara la reacción siguiente N2 (g) + 2 (g)
2 N (g)
es # ' *": / 1 -31 y ∆Ho ' 1"5 >U4mol" 6aluar # a 2* " 7es#uFs com#arar M )(( M y M 47 M ?AuF se concluye@ 1. .a energ;a de actiación de cierta reacción es de :5"9 >U4mol" ?Cu%ntas eces m%s a#risa se llear% a cabo la reacción a 5 oC Aue a oC@ 0.a reacción ser% eces m%s r%#ida a 5 oC, su#oniendo las mismas concentraciones iniciales
RESOLVER: EL PROBLEMA 4 Y SUS MÚLTIPLOS
5
