GUIA FISICOQUIMICA
1.
0.0187 0.0187 ³/ ³/ ∗ 1/ 1000 1000 ∗ 1000 1000// ³ = 0.0187 0.0187 / / = 12° + 273 273 = 285 ° ¿ óó =? Empleando: a ) La ecuación de los gases ideales. b) La ecuación de Van Der Waals. c) La ecuación de Redlich y Kwong . SOLUCION: a)
Se calcula el peso molecular de
= 12 ∗ 1 + 16 16 ∗ 1 = 28 /
Ec gases ideales
∗ = ∗ ∗ ∗ = ∗ ∗
∗ / / = ∗ / = ∗ / / / = 0.082 ∗ / ° ∗ ∗ 285 °/ 28 // 0.0187 0.0187 / = 44.63 44.6333 3300 ∗ 1013 101325 25 / 1 = 4522 452246 469.9 9.922 452246 4522469.92 9.92 ∗ 1 1 / 10⁶ = 4.522 4.522 b)
Ec de Van der Waals
+ ∗ / ² / / + = ∗ +151 ∗/²∗ 6.6785 ∗10⁻⁴ /²∗ 1497.32 / +0.03913/ = 8.314 8.31457 57 / ° ∗ 285° 285° = 4.45 .45 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. 1) Calcula la cantidad de km recorrido por todos los vehículos de la ciudad, a partir del recorrido promedio de cada vehículo:
km / día = número de vehículos * recorrido promedio =
/ í = 1.207.088 ℎí ∗ 23 /í ℎí = 27.763.024 /í 2) Calcula la emisión de NOx a partir del promedio emitido por vehículo:
: 0.7 / ∗ 27.763.024 /í = 19.434.116,8 / í 3) Calcula la emisión de HC a partir del promedio emitido por vehículo:
: 0.9 / ∗ 27.763.024 /í = 24.986.721,6 / í 4) debes convertir los datos en gramos a volumen.
Para ello, puedes convertir la cantidad en gramos a números de moles (usando la masa molar dada para cada gas) y luego usando la ecuación de gases ideales con la presión y temperatura promedios en la ciudad.
4.1 moles de NOx:
moles = masa en gramos / masa molar
= 19.434.116,8 / 40 / = 485.852,92
4.2 Datos de p y T supuestos:
= 1 , = 20° = 293.15 4.3 Volumen de NOx
= => = / = = [ 485.852,92 ∗ 0.0821 ∗ / ∗ ∗ 293.15 ] / 1 = 11.693.321 litros diarios de NOx <-------- respuesta
4.4 moles de HC
moles = masa en gramos / masa molar
= 24.986.721,6 / 82 / = 304.716 4.5 Volumen de HC
= / = [304.716 ∗ 0.0821 ∗ / ∗ ∗ 293.15 ] / 1 = 7.333.787 litros diarios <-------- respuesta
Parte B. Teniendo en cuenta que el límite de emisiones establecido por el Ministerio de Ambientes y Desarrollo Sostenible es de 0.25g/km para hidrocarburos y 0.62 g/km para óxidos de Nitrógeno (NOx), cuál es el volumen diario actualmente excedido. Emplee como peso molecular de NOx 40g/mol, de HC 82g/mol
5) HC
límite 0.25 g / km
Repite el cálculo anterior con este número
masa de
= 0.25 / ∗ 27.763.024 /í = 6.940.756 /í
moles de
= 6.940.756 / 82 / = 84.643,37
= 84.643,37 ∗ 0.0821 ∗ / ∗ ∗ 293.15 / 1 = 2.037.164 = 7.773.787 2.037.164 = 5.736.623
litros
por
día
<----
respuesta
6) NOx
límite 0,62 g/km masa en gramos:
0,62 / ∗ 27.763.024 /í = 17.213.074,88 /í moles = 17.213.074,88 / 40/ = 430.326,87 = 430.326,87 ∗ 0.0821∗/∗ ∗ 293.15 /1 = 10.356.941 = 11.693.321 10.356.941 = 1336.380 . 3.
En la información se encuentra que los reactivos presentan concentración asi: 4,2 x 10-7 M.
2/1 = .2 4 3 3 3/ 2 4 1 3 1 = 4,02 1012 / 1 1012 = 4 = 2.2 = = 1 DESPEJANDO V= K (C2 H4 ) ( O3 ) DEPEJANDO K
= 1/ 2 4 3 = 1 10 12 / /,5 10 7 1,0 10 8 = 2,0 103
4. Diríjase a la sección de aprendizaje práctico, lea la guía para el uso del simulador disponible en la carpeta “Guía para el uso de recursos educativos”, ingrese al simulador de cinética química y determine la energía de activación del proceso realizando los siguientes pasos: A. Seleccione un mecanismo de reacción: El simulador cuenta con 6 mecanismos de reacción, por lo que cada estudiante debe seleccionar un mecanismo diferente. B. Determine el orden de reacción respecto al reactivo A: Mantenga constante la temperatura del simulador a 30°C y la concentración del reactivo B en 0.1M, determine el tiempo de reacción variando las concentraciones del reactivo A así; 0.1M, 0.15M, 0.20M, 0.25M, 0.30M. Realice la gráfica correspondiente para determinar el orden parcial de la reacción. Tenga en cuenta que el reactivo inicial tiene una concentración de 1M, y el volumen de la solución a trabajar es de 100ml.
C. Determine el orden de reacción respecto al reactivo B: Mantenga constante la temperatura del simulador a 30°C y la concentración del reactivo A en 0.1M, determine el tiempo de reacción variando las concentraciones del reactivo B así; 0.1M, 0.15M, 0.20M, 0.25M, 0.30M. Realice la gráfica correspondiente para determinar el orden parcial de la reacción.
D. Determine la velocidad de reacción: Mantenga constante las concentraciones de A y B como 0.1M, y determine el tiempo requerido para que se produzca la reacción variando la temperatura así: 5°C, 15°C, 25°C, 30°C, 40°C y 55°C. Considerando que la concentración del producto es 0.08M cuando se deja de ver la cruz del simulador, determine la velocidad de cada reacción (M/s) E. Determinación de la energía de activación: A partir de los datos anteriores, determine la constante de velocidad K, y realice la gráfica de lnk vs. 1/T(k) y determine la energía de activación y el factor de frecuencia de choque de la reacción. Para la entrega del documento final, no presente la descripción de los pasos realizados en el simulador ni los cálculos. Entregue únicamente las siguientes tablas y gráficas:
Orden de reacción respecto el reactivo A Tiempo de reacción para cada mecanismo (s)
[A], M
[B], M 1
0.10
0.1
50
0.15
0.1
34
0.20
0.1
26
0.25
0.1
20
0.30 0.1 Orden de reacción
16 2
2
3
Mecanismo 1: t
1/C A 50 10 34 6,66666667 26 5 20 4 16 3,33333333
4
5
1/CA 12 10
y = 0.1976x + 0.0309
8 1/CA
6
Linear (1/CA)
4 2 0 0
10
20
30
40
50
60
La reacción es de segundo orden con respecto a A
Orden de reacción respecto el reactivo B Tiempo de reacción para cada mecanismo (s)
[A], M
[B], M 1
0.1
0.10
50
0.1
0.15
50
0.1
0.20
49
0.1
0.25
49
0.1 0.30 Orden de reacción
48 0
2
3
Mecanismo 1 t
CB 51 50 49 48 47,5
0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
4
5
CB 0.35 0.3 0.25 0.2
CB
0.15
Linear (CB)
0.1 0.05 0 47
48
49
50
51
52
La velocidad es de orden cero con respecto a B
Influencia de la temperatura Tiempo de reacción para cada mecanismo (°C)
Temperatura de Reacción (°C)
[A], M
15
0.1
0.1
54
25
0.1
0.1
53
30
0.1
0.1
52
40
0.1
0.1
50
55
0.1
0.1
46
[B], M 1
2
3
Velocidad Mecanismo 1
0,10,08 =3,7×10− ⁄ ° = = 54 0,10,08 =3,77×10− ⁄ ° = = 53 0,10,08 =3,85×10− ⁄ ° = = 52 0,10,08 =4,0×10− ⁄ ° = = 50
4
5
0,10,08 =4,26×10− ⁄ ° = = 47
Velocidad de reacción Velocidad de formación de C para cada mecanismo (M/s)
Temperatura de reacción (k) 1
2
3
4
5
3,7×10− 3,77×10− 3,85×10− 4,0×10− 4,26×10−
288 298 303 313 328
Temperatura de reacción (k)
Energía de activación Constante de velocidad para cada mecanismo (M/s) 1
2
3,7×10− 3,77×10− 3,85×10− 4,0×10− 4,26×10−
288 298 303 313 328
Energía de activación Factor de Frecuencia
6557,9 ⁄ 0,12
Constante de velocidad
3
4
5
= [ ] = [ ] Aplicamos esta ecuación para calcular cada constante Partimos de la ecuación de Arrhenius:
kT =A.e−Ea⁄R Aplicamos logaritmos naturales de ambos lados y aplicamos las propiedades de los logaritmos, obtenemos la expresión:
(1)+ = 2,303 Hacemos una recta ajustada teniendo en cuenta la tabla de datos: T 288 298 303 313 328
k 0,037 0,0377 0,0384 0,04 0,0426
1/T 0,00347222 0,0033557 0,00330033 0,00319489 0,00304878
ln(k) -3,29683737 -3,27809518 -3,25969782 -3,21887582 -3,15590103
ln(k) -3.14 0.003 -3.16
0.0031
0.0032
0.0033
0.0034
0.0035
-3.18 -3.2 -3.22
ln(k)
-3.24
Linear (ln(k))
-3.26 -3.28 -3.3 -3.32
y = -342.58x - 2.1201
La expresión teniendo en cuenta la regresión queda:
ln=342,5(1)2,12
Con la pendiente de la recta hallamos la energía de activación:
=342,5 2,303
Despejamos
y calculamos: =342,5×2,3038,314 ⁄ =, ⁄
Calculamos el factor de de frecuencia:
ln=2,12 = −, =, Adicional a las tablas debe presentar una gráfica que represente la energía de activación (lnk vs. 1/T), la gráfica debe contener las 5 líneas o el número de mecanismos de reacción trabajadas por cada uno de los estudiantes participantes de la actividad, es decir que, si sólo trabajan 3 estudiantes, la gráfica debe contener 3 líneas. Centre su análisis en :
La influencia de la temperatura en la reacción y en la variación de la energía de activación encontrada en cada mecanismo de reacción.
