GUÍA CINÉTICA QUÍMICA I PARCIAL 1. La reacción de descomposición en fase gaseosa de peróxido de di-terbutilo (A) sigue la siguiente reacción:
(CH ) 3
3
(
COOC CH 3
)
3
→ C 2 H 6 + 2CH 3COCH 3
Esta reacción se llevó a cabo en un reactor isotérmico a 170 ºC y volumen constante, en el cual se registró la presión total a varios tiempos de reacción, como se indica a continuación: Tiempo (min) Presión Total (KPa)
0.0 1.00
2.5 1.40
5.0 1.67
10.0 2.11
15.0 2.39
20.0 2.59
a) Expresar el avance avance de la reacción (ξ V ) , la concentración de (A) y la conversión (x) en términos de presión inicial y presión total. Determinar estas cantidades para 2.5, 10 y 20 min. b) Determinar la expresión de la variación de la presión total con el tiempo, si la reacción es de orden n en A. 2. La descomposición de una reacción en fase líquida 2 A → B fue seguida por un método espectrométrico obteniendo los siguientes resultados: Tiempo (min) CB (mol/l) (mol/l )
0 0.0
10 20 30 40 0.089 0.153 0.200 0.230 0.312 ∞
Determine el avance de la reacción (ξ V ) , la concentración de A y la conversión para todos los tiempos. 3. Para la siguiente reacción en fase gaseosa aA + bB + ... → qQ + sS se tiene: ∆α = q + s + ... − a − b
V 1 Demuestre que ξ = . ⋅ ( PT − PT 0 ) ⋅ RT ∆α 4. La ecuación de Arrhenius para la velocidad de descomposición del dibutil mercurio (1) y dietil mercurio (2) son: −193 KJ
mol
−180 KJ
; k 2 = 10 ⋅ e RT mol Encontrar la temperatura al que dichas constantes de velocidad son iguales. 5. La constante de velocidad para la descomposición del dióxido de nitrógeno es L L −5 −5 5.22 ×10 a 592 K y 17 ×10 a 627 K. Calcular la energía de activación mol ⋅ s mol ⋅ s 15.2
k 1 = 10
de la reacción en
KJ mol
⋅e
RT
14.1
.
6. La etapa inicial entre el amoníaco gaseoso y el dióxido de nitrógeno responde a una cinética de segundo orden. Sabiendo que la constante de velocidad a 600 K es
0.385
L mol ⋅ s
y a 716 K es
L
16
mol ⋅ s
, calcular: a) El factor de frecuencia, b) La constante
de velocidad a 500 K. 7. Los datos de constante de velocidad para la reacción temperaturas son: k*107 (l/mol*s) T (K)
3.11 556
11.8 575
333 629
896 647
1920 666
a diferentes
2 HI → H 2 + I 2
5530 683
12100 700
Determinar: a) La energía de activación, b) El factor de frecuencia, c) La constante de velocidad a 800 K, d) El factor estérico “p”. Asumir σ HI = 4.3 ×10 −10 m . 8. La velocidad de una reacción bimolecular a 500 K es 10 veces mayor que a 400 K. Calcular la energía de activación a partir de: a) La ecuación de Arrhenius, b) La teoría de colisión. 2
9. La expresión cinética para la reacción A + 3 B → C + 2 D es r = k ⋅ C A ⋅ C B . Exprese la velocidad en términos de la velocidad de desaparición y formación de A, B, C y D respectivamente. 10. La velocidad de formación de C en la reacción
2 A + B → 2C + 3 D
es
2
mol l ⋅ s
.
Determinar la velocidad de reacción, la velocidad de desaparición y formación de A, B, C y D respectivamente. 11. Dada la siguiente reacción A + 2 B → 2C de primer orden con respecto a ambos reactantes. Determine la molecularidad de la reación. Indique las unidades de la constante de velocidad. 12. Dada las siguientes reacciones determine el orden de la reacción: a)
r =
N 2 O5 ( g ) + NO( g ) → 3 NO2
b)
2O3 → 3O2
c)
2 NO + O2 → 2 NO2
k 1 ⋅ k 2 ⋅ C N 2 O 5 ⋅ C NO k 2 ⋅ C NO 2 + k 3 ⋅ C NO
r =
k ⋅ C O 3 C O 2
2
r = k ⋅ C NO ⋅ C O 2 ,
13. La estequiometría de una reacción es 14. Dada la reacción:
2
2 NO2 +
1 2
A → 2 R .
O2 → N 2 O5 ,
considere que
C O 2 >> C NO
Calcúlese el orden de la reacción.
calcúlese la relación entre velocidades de
formación y desaparición de los tres componentes de la reacción.
15. Una reacción cuya estequiometría es
1
A + B → R +
2
1 2
S ,
tiene la ecuación cinética
siguiente: 0.5
Deducir la ecuación cinética para esta reacción, si la estequiometría está escrita en la forma A + 2 B → 2 R + S . − r A = 2 ⋅ C A
⋅ C B .
mol 3 . Calcular el valor cm ⋅ s numérico y las unidades del coeficiente cinético, si la concentración se expresa en mol/l y el tiempo en horas. 16. La ecuación cinética de una reacción es
− r A = 5 ×10
−3
⋅ C A
2
17. La ecuación cinética para una reacción en fase gaseosa a 400 K viene dada por dP A 2 atm − = 3.66 ⋅ P A . a) Indique las unidades del coeficiente cinético, b) Calcule el dt h coeficiente cinético para esta reacción, si la ecuación cinética viene expresada por 1 dN A 2 mol − r A = ⋅ = k ⋅ C A . V dt l h ⋅
