Problemas de Reacciones 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERA QUÍMICA CURSO:

ENI G N ER I

Problemas

PROFESOR: Ing. Raymundo Erazo Erazo

ALUMNOS: Luis Anaya Cuba Cintia Auris Olga García Falcón Raúl Cutipa Mayta Sheyla Flores Oyola Renzo Garcia Rodríguez Carlos Herrera Monqe Ana Lázaro Barrera Lida Quevedo Muñoz Tania Varillas Espinoza Sandra Urco Hidalgo Guisselle Salvador Zerrillo

OLP

UN AC - 1966 Bellavista-Callao

2010

QUIMICA

FACULTAD

TEMA:

E

IA

D

Ingeniería de las Reacciones Químicas I

Curso: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS I Grupo: IMPARES

CAPÍTULO 2: 2.1 La ecuación estequiometria de una reacción es: A + B = 2R ¿Cuál es el orden de la reacción? Solución: No contamos con datos experimentales y el orden de una reacción no solo se le determina con la expresión estequiométrica.

2.3 Una reacción:

A + B = R+ S tiene la siguiente ecuación de velocidad:

-rA = 2 ¿Cuál es la ecuación cinética para esta reacción si la ecuación estequiometria se escribe A +2B = 2R +S? Solución:

2.5 Para la reacción compleja con estequiometria velocidad de reacción de segundo orden

y con una


¿Están las velocidades de reacción relacionadas por rA = rB = rR ? Si no es así ¿Cómo están relacionadas? Tener en cuenta los signos + y – Solución:

2.7 La ecuación cinética para una reacción en fase gaseosa a 400 K es atm/h a) Cuáles son las unidades de la constante de velocidad? b) Señalar cuál es el valor numérico de la constante de velocidad para esta reacción si la ecuación cinética se expresa como: -rA = Solución

Si:

=K

mol / m3 .s


2.9 La pirolisis del etano se realiza con una energía de activación de cerca de 300 Kj/mol. ¿Cuántas veces es mayor la velocidad de descomposición a 650 ºC que a 500ºC? Solución

2.11 A mediados del siglo XIX, el estomólogo Henri Fabre se dio cuenta de que las hormigas Francesas (variedad de jardín) realizan con rapidez y ahínco sus tareas en días calientes, mientras que en los días realizan más lentamente. Al comparar estos resultados con los de las hormigas de Oregon se encuentran que: Velocidad del movimiento, m/h

150

160

230

295

Temperatura, ºC

13

16

22

24

¿Qué energía de activación representa este cambio de rapidez? Solución

150

286.15

160

289.15

230

298.15

295

297.15


Graficamos

= -5134.314

2.13 Cada 22 de mayo una persona siembre una semilla de sandia. La riega, combate las plagas, reza y la ve crecer. Finalmente, llega el día en que madura la sandía, entonces la recoge y se da un banquete. Por supuesto, algunos años son malos, como en 1980, cuando un pájaro se comió la semilla. De todas formas, seis veranos fueron de pura alegría y para éstos se ha tabulado el número de días de crecimiento frente a la temperatura media diaria de la temporada de crecimiento. ¿Afecta la temperatura la velocidad de crecimiento? Si es así, calcule la energía de activación Año

1976

1977

1982

1984

1985

1988

Días de crecimiento

87

85

74

78

90

84

Temperatura media, ºC

22.0

23.4

26.3

24.3

21.1

22.7

Solución Definimos el sistema para una reacción de primer orden:

A  P.

De los datos se deduce que: la ecuación de velocidad es rA  kCA . Para volumen constante:

rA 

dCA  kCA dt

1

% de crecimiento


87 días Tiempo de reacción



dCA  kC A dt





CA

C A0

t dCA  k  dt 0 CA

 2

Integrando se tiene:

 CA  ln  0   kt  CA 

Pero C A  C A0 1  xA 

  C A0 ln    kt  C A 1  xA    0 

 1   ln    kt  1  xA 

 1  ln   1  xA   k treaccion

Luego:

k

Asumiendo que

1 tR

 3

Ahora bien, tabulando datos: -1

K, días

0.01149

.011769

0.013514

0.01282

0.01112

0.0119

T ºK

295.2

296.6

299.5

297.5

294.3

295.9

1/T ºK

0.0033875

0.00337

0.003388

0.003361

0.0033975

0.0033739

Ln k

 4.4659

 4.4426

 4.304

 4.3567

 4.499

 4.4308

De los datos se deduce que hay efecto de temperatura sobre la velocidad de reacción.


k  A0 e

Sabemos que Tomando logaritmos

ln k  



Ea RT

 4

Ea 1 .  ln A0 R T

 5 y 

mx

 b

ln k

Ea  pendiente R Ea   2636.99 R

1 T

Donde :

Ea = energía de activación A0 =

factor de frecuencia pre exponencial

R 1.987

R = contante

cal mol º K

Ea  pendiente  R   1.9872  pendiente  Ea  1.9872  pendiente   1.9872  2636.99  Ea  5240.13

cal mol

ln A0  intercepto



A0  eintercepto

A0  e4.4853



A0  0.01127

2.15 Cuando se duplica la concentración, Determinar el orden de la reacción

la velocidad de reacción se triplica.


Solución

(1) / (3)

2.17 Para la estequiometria A+B → (Productos), encontrar los órdenes de reacción respecto a A y B. CA

2

2

3

CB0

125

64

64

-rA

50

32

48

Solución:

2.19 La descomposición de un reactivo A a 400 ºC para presiones comprendidas entre 1 y 10 atmósferas sigue una ecuación cinética de primer orden. a) Demostrar que un mecanismo similar al de la descomposición del azometano p. 21,


A+A

A* + A

A*

R +S

es consistente con la cinética observada. Para explicar la cinética de primer orden es posible proponer varios mecanismos. Para afirmar que este mecanismo es el correcto a pesar de las otras posibilidades, es necesario aportar otras pruebas o argumentos. b) Para este propósito ¿qué experimentos adicionales sugiere realizar el lector y que resultados esperaría? Solución a).

La velocidad de las ecuaciones estequiométricas:

Por estado estacionario:

Reemplazando II en I


b).

2.21 por la influencia de agentes oxidantes, el ácido hipofosforoso se transforma en ácido fosforoso. H3PO2

H3PO3

La cinética de esta transformación presente las características siguientes. A concentraciones bajas del agente oxidante, -rA = K [Agente Oxidante][ H3PO2] A concentraciones elevadas del agente oxidante, -rA = K’ [H*][ H3PO2] Para explicar los datos cinéticos, se ha sugerido que con los iones hidrógeno actuando como catalizador, y el H3PO2

que normalmente no es reactivo, se transforma

reversiblemente en una forma activa, cuya naturaleza se desconoce. Este producto intermedio reacciona luego con el agente oxidante para dar H3PO3. Demostrar que este esquema explica la cinética observada.

Solución:


2.23 Mecanismo para las reacciones catalizadas enzimáticamente. Para explicar la cinética de las reacciones entre una enzima y el sustrato, Michaelis y Menten (1913) sugirieron el siguiente mecanismo, que implica un supuesto de equilibrio:

K=

A+E X

Y con [E0]=[E]+[X]

X R+E

Y donde [ E0] representa la cantidad total de enzima [E] representa la cantidad de enzima libre no enlazada.

Y con [E0]=[E]+[X]


Por otra parte, .G. E. Bridges y J. B. S. Haldane, Biochem J., 19,338 emplearon un supuesto de estado estacionario, en lugar del de equilibrio A+E X

X R+E

¿Cuál es la forma final de la ecuación de velocidad -rA en términos de [A], [E0] , K1 , K2 según a) El mecanismo sugerido por Michaelis- Menten? b) El mecanismo sugerido pro Briggs- Haldane? Solución : Parte a): A+E X

Y con [E0]=[E]+[X]

K=

X R+E

Nos piden Hallar : -rA Para ello encontramos por las ecuaciones dadas: -rA = K1[A][E]- K2 [X] -rX = K1[A][B]- K2 [X]- K3[X] Sabemos: K=

de aquí podemos deducir :

=0

Entonces: -rx = 0

Así ahora tenemos dos condiciones: -rx = 0

y

[E0]=[E]+[X] Ahora trabajamos con la ecuación de la velocidad de X: -rX = K1[A][E]- K2 [X]- K3[X] Aplicando la primera condición:


0 = K1[A][E]- K2 [X]- K3[X] Reemplazamos [E] de acuerdo a la condición: [E0] = [E] + [X] 0 = K1[A]([E0]- [X])- K2 [X]- K3[X] Despejando: [X] = Reemplazamos en utilizando también [E0]=[E]+[X] : -rA = K1[A][E]- K2 [X] -rA = K1[A][E] -

(

)

-rA = K1[A][E] -rA = K1[A][E] -rA = Parte b): A+E X

y con [E0]=[E]+[X]

X R+E

Nos piden Hallar : -rA Para ello encontramos por las ecuaciones dadas: -rA = K1[A][E]- K2 [X] -rX = K1[A][B]- K2 [X]- K3[X] Sabemos: = 0 por teoría sabemos que

-rX por lo que concluimos que –rX = 0

Así tendremos como condiciones dadas: -rX = 0

y

[E0] = [E] + [X] Al comparar las condiciones con los de la parte a del problema nos damos cuenta que son idénticas por lo que podemos decir que la -rA será: -rA =


CAPITULO 3: 3.1 Si -rA = -(dCA/dt)= 0.2 mol/litro.s, cuando CA= 1 mol/ litro, ¿Cuál será la velocidad de reacción cuando CA =10 mol/ litro? Nota: No se conoce el orden de reacción Solución: Si sabemos el orden de la reacción y asumimos una cinética: nA

bB

=K[A]n = K(CA)n

-rA = Si nos dan:

CA= 1 Podemos decir: = K(CA)n = K(1

)n

K= K=

Si : CA =10 mol/ litro entonces cuanto será -rA: -rA =

10n

-rA = -rA =

Si n = 1 entonces:

-rA =

Si n=2 entonces:

-rA = 0

= K(CA)n

10n

Para poder predecir exactamente cuál sería el orden de la reacción necesitamos un dato en tiempo y el problema no nos brinda esa información


3.3 Repetir el problema anterior par una cinética de segundo orden. El problema anterior era: El liquido A se descompone con una cinética de primer orden. En un reactor intermitente, se convierte 50% de A en 5 minutos. Calcular el tiempo necesario para que la conversión sea del 75 por ciento.

3.5 En una polimerización homogénea e isotérmica en fase liquida desaparece 20% del monómero en 34 minutos, para una concentración inicial del monómero de 0.04 mol/litro y también para una de 0.8 mol/ litro. Encontrar una ecuación de velocidad que represente la desaparición del monómero. La fracción que desaparece del monómero es independiente de C0 entonces se trata de una cinética de primer orden




dC  kC dt

ln

O

C0  kt C

(I)

C = concentración del monómero Reemplazando datos encontramos la contante de velocidad K ln

C0  k (34 min) 0.8C0

Por lo tanto

K = 0.00657 min-1

Entonces la velocidad de desaparición del monómero será r 

dC  (0.00657 min 1 )C dt 3

3.7 Snake- Eyes Magoo es un hombre metódico. Todos los viernes por a noche llega a una casa de juego llevando su sueldo semanal de 180 dólares; apuesta durante 2 horas a un juego de azar, y cuando ha perdido 45 dolares, regresa a casa. Siempre apuesta cantidades proporcionales al dinero que lleva consigo, por lo que sus pérdidas son predecibles ( la “ velocidad de pérdida” de dinero es proporcional al dinero que jugó durante 3 horas, pero como de costumbre regresó a casa con los 135 dólares de siempre. ¿A cuánto ascendió su aumento de sueldo?

Solución: S= Sueldo Semanal = 180 $ T = 2 horas Tenemos que la velocidad de pérdida si lo consideramos de orden 1, esta dada por la ecuación: -rS =

= K(S)

Despejando e integrando de : S0= 180

S=135

t= 0

t =2 horas

obtenemos : =-kt


Reemplazando los valores: -

= - k 2 horas K= 0.1438 h-1

Nos preguntan t= 3 horas

S0 =?

= - (0.1438 h-1)(3 h) S0 = 207.84 $

3.9 En un reactor intermitente se efectúa la siguiente reacción reversible de primer orden en fase liquida: A

R

CAº =0.5 mol/ litro ,

CR= 0

Después de 8 minutos se alcanza una conversión del 33.3 %, mientras que la conversión de equilibrio es de 66.7 %. Encontrar la ecuación cinética para esta reacción. Solucion: De la reacción obtenemos: -rA =

= K1

K2

En equilibrio : =0 0 = K1 = Nos dan como datos:

K2 =

reemplazando en la ecuación encontrada: = = 0.4992 0.4992

En la ecuación de velocidad de A tenemos:


-rA =

= K1

K2

= 0.4992

K2

= Tenemos que a XA= 0.333 el tiempo t= 8 minutos aplicando estos límites a la integral obtenemos: = 6.4204 =

x8

minutos

= 0.8025 min-1 Por la ecuación que relaciona K1 y K2 : K1= 0.40063 min-1 Así la ecuación cinética será: -rA =

= 0.40063 min-1

0.8025 min-1 x

3.11 Se introduce reactivo acuoso A con una concentración inicial CAº =1 mol/ litro en un reactor intermitente, donde reacciona para formar el producto R de acuerdo con a la estequiometria A

R .La concentración de A en el reactor es monitoreada en

distintos tiempos, obteniéndose: T, min

0

100

200

300

400

CA , mol/ m3

1000

500

333

250

200

Encontrar la conversión del reactivo después de 5 horas en el reactor después de 5 horas en el reactor para un experimento con CAº = 500 mol/ m3

Solución: A

R

CAº =1 mol / litro

Tenemos los datos de la tabla, además podemos escribir: -rA =

=

Sabemos que: =

= K(CA)n


= 1000

(1-

)

Con la ecuación encontrada podemos obtener los porcentajes de conversión a partir de los datos de la tabla de aquí obtenemos otra tabla: T, min

0

100

200

300

400

CA , mol/ m3

1000

500

333

250

200

0

0.5

0.667

0.75

0.8

Así podemos por fin pasar a encontrar el orden de la reacción: -rA =

= K(CA)n =K

=

)n

Despejando y arreglando la ecuación para ajustarse a la tabla de datos que tenemos: )n

=K =K

n-1

n

Tomamos n=1 para esta cinética encontramos: = - Kt Hacemos la tabla: t min

0

100

200

300

400

0

-0.693

-1.0996

-1.3862

-1.6094

Hacemos la Grafica y observamos que no nos da una recta, asi que podemos decir que no es de primer orden. Tomamos n=2 para esta cinética encontramos: =-K Debemos graficar t min

t

vs t para lo que debemos tener la tabla: 0

100

200

300

400

0

1

2.003

3

4

Al hacer la grafica vemos que es una línea recta de pendiente igual a. Pendiente= - K

= 0.01


K = - 10 -4 Hallamos lo que nos piden: = - (- 10 -4

) x 500

x 5 x60 min

= 15

3.13 A Betahundert Bashly le gusta acudir a las mesas de juego para relajarse. No espera ganar y no lo hace, de modo que elige juegos en los cuales las pérdidas sean una fracción pequeña del dinero apostado. Juega sin interrupción y sus apuestas son proporcionales al dinero que lleva encima. Si jugando a la ruleta tarda 4 horas hará perder la mitad de su dinero y necesita 2 horas para perder la mitad de su dinero jugando a los dados, ¿Cuánto tiempo puede jugar simultáneamente a ambos juegos s empieza con 1000 dólares y se retira cuando le quedan 10, lo justo para beber un trago y pagar el autobús de vuelta a casa Solución:


3.15 La sacarosa se hidroliza a la temperatura ambiente por la acción catalítica de la enzima sacarosa del siguiente modo: Partiendo de una concentración de sacarosa CAº =1.0 milimol/ litro y de una concentración de enzima CBº=0.01 milimol/ litro, se obtuvieron los siguientes datos cinéticos en un reactor intermitente ( las concentraciones se han calculado a partir de mediciones del ángulo de rotación óptica): Comprobar si estos datos se pueden ajustar por ecuación cinética del tipo de la de Michaelis- Mentes, o. -rA =

donde CM = constante de Michaelis

Si el ajuste es razonable, calcular los valores de K3 y CM . Utilizar el método integral. Solución

Sacarosa

 A  sacarosa  C A0 1.0 mi lim ol / litro  CE0  0.01 mi lim ol / litro

sacarosa   

Productos

Curso: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS I Grupo: IMPARES Se sabe que por cinética enziomática:

rA 

k3 C A CE0

1

C A  CM

Donde

CM  constante de Michaelis  Menten

Tomando la inversa se tiene:

CA CM 1   rA k3 C A CE0 k3 C A CE0

CM 1 1 1  .  rA k3 CE0 C A k3 CE0

 2

Tabulando datos:

t ,n

CA

1/ C A

0

1.00000

1.00000

1

0.84000

1.19050

2

0.68000

1.47060

3

0.53000

1.88680

4

0.3800

2.6320

5

0.2700

3.7000

6

0.1600

6.2500

7

0.0900

11.1111

8

0.0400

25.0000

9

0.0180

55.5600

10

0.0060

166.6700

11

0.0025

400.0000

Graficando C A vs t se tiene:

1  rA


CA

C A1  C A 2 C A dC A     rA t2  t1 t dt

t1

t

t0

De esta gráfica Se obtienen los datos de (  rA )

1 1 1 , tabulamos y graficamos  vs rA rA CA

Luego tomar la inversa:



1 rA

CM  pendiente  100 k3 CE0 Intercepto

Intercepto 

1 k3 CE0

1 CA

Si esta gráfica muestra que es una recta por lo que se tiene que los datos se ajustan al modelo del tipo Michaelis – Meuten. De la gráfica :

Intercepto = 5.076 5.076  k3 

1 k3  0.01

1  19.7 hr 1  5.076  0.01 CM 100 19.7  0.01 CM  19.7

milimol litro


3.17 Una ampolla de kr -89 radiactivo (vida media= 76 minutos) se almacén por un día. ¿Qué le ocurre a la actividad de la ampolla? Tener en cuenta que la desintegración radiactiva es un proceso de primer orden. 3.19 encontrar la conversión en un reactor intermitente de 1 hora para: A

R

-rA =

Solución: T=1 hora XA=? -rA =

CA0.5

=

CA=CAo (1-xA) Reemplazando en la ecuación diferencial: -CA0 CA0

=3 CA00.5 =3 CA0-0..5

=

CA0.5


(-2

+2 )= 3

-2

=1 XA =0.75

3.21 Una pequeña bomba de reacción, equipada con un dispositivo sensible para medir la presión, se evacua y después se llena de reactivo A puro a 1 atm de presión. La operación se efectúa a 25ºC, temperatura lo suficientemente baja para que la reacción no transcurra de forma apreciable. Se eleva

entonces la temperatura lo más rápidamente posible hasta 100 ºC

sumergiendo la bomba en agua hirviendo, obteniéndose los datos en la tabla P3.21.

La estequiometria de la reacción es 2A

B, y después de permanecer la bomba en el

baño durante un fin de semana se efectúa análisis para determinar la cantidad de A, encontrándose que ya no queda nada de ese componente. Encontrar una ecuación cinética que se ajuste a estos datos, expresando las unidades en moles, litros y minutos. Solución:


Curso: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS I Grupo: IMPARES P(atm) 1.14 1.04 0.982 0.94 0.905 0.87 0.85 0.832 0.815 0.8 0.754 0.728

0.4

T(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20

n=1 0.246860078 0.076961041 -0.036663984 -0.127833372 -0.210721031 -0.301105093 -0.356674944 -0.40947313 -0.46203546 -0.510825624 -0.677273831 -0.78526247

n=1

0.2

P(atm)

0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1

T(min)


P(atm) 1.14 1.04 0.982 0.94 0.905 0.87 0.85 0.832 0.815 0.8 0.754 0.728

T(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20

n=2 22.90492188 27.33175926 30.7409751 33.77079545 36.77567901 40.34905405 42.71185714 45.08177711 47.56873016 49.99716667 59.23287402 66.10153509


n=2

70 60

P(atm)

50 40 30 20 10 0

P(atm) 1.14 1.04 0.982 0.94 0.905 0.87 0.85 0.832 0.815 0.8 0.754 0.728

T(min)

T(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20

n=3 285.2226449 400.8442914 503.2447503 604.0041083 713.0009624 854.3721356 954.8632274 1061.265091 1178.960775 1299.855504 1813.499556 2250.808006


2500

n=3

2000

P(atm)

1500

1000

500

0

T(min)

Curso: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS I Grupo: IMPARES P(atm) 1.14 1.04 0.982 0.94 0.905 0.87 0.85 0.832 0.815 0.8 0.754 0.728

120000

T(min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20

n=4 4553.118337 7580.193229 10659.23305 14012.39247 17468.32222 23565.10276 27840.13394 32618.34817 38189.60806 44209.29758 72841.27115 100710.4821

n=4

100000

P(atm)

80000 60000 40000 20000 0

T(min)

ya que el problema pide por el método integral es toda la demostración hasta la velocidad de reacción

Curso: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS I Grupo: IMPARES CA (mili Mol/L) 1 0.84 0.68 0.53 0.38 0.27 0.16 0.09 0.04 0.018 0.006 0.0025

t (h)

n=1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 0.17435339 0.38566248 0.63487827 0.96758403 1.30933332 1.83258146 2.40794561 3.21887582 4.01738352 5.11599581 5.99146455

n=1 7 6

CA (mili MOL/L)

5

Ajuste Lineal

4

K`3 =53.6948 L/mili Mol Km =0.665291666 1/h

3 2 1 0 -1 -2

t (h)


t (h)

n=2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 0.19047619 0.47058824 0.88679245 1.63157895 2.7037037 5.25 10.1111111 24 54.5555556 165.666667 399

n=2 450 400

CA (mili MOL/L)

350 300 250 200 150 100 50 0

t (h)


t (h)

n=4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 0.22906094 0.72677929 1.90565142 5.74141031 16.6017545 81.046875 456.914037 5208 57155.588 1543209.54 21333333

n=3 25000000

CA (mili MOL/L)

20000000

15000000

10000000

5000000

0

3.23 Para la descomposición A

t (h)

R con CAº = 1 mol/ litro, se obtiene una conversión

de 75 % en un reactor intermitente después de 1 hora, y la reacción se completa al cabo de dos horas. Encontrar una ecuación de velocidad que represente esta cinética. Solución:


A

R

, T=1 h

, t =2 h

CAn = -

-rA =

=K CA0n-1

CA0

= K CA0n-1 dt

-(

) = 1x1xK K=

Para t= 2 la conversión es total asi que XA=1

-(

) = 2x1xK = 2K K=

Como las dos ecuaciones que hemos encontrado nos dan valores de K como este K es de la misma reacción podemos decir que son iguales, así que igualamos las ecuaciones que encontramos: K=

= n=0.5

De este valor reemplazando en la ecuación anterior podemos encontrar K: K=

=1

La ecuación cinética será: -rA =

x CA0.5

3.25. Se obtuvieron los siguientes datos en un reactor intermitente de volumen constante a 0 ºC usando el gas A puro:


La estequiometria de la descomposición es A

2.5 R . Encontrar una ecuación

cinética que represente satisfactoriamente esta descomposición.

T,min

0

2

4

6

8

10

12

14

∞

PAmm

760

600

475

390

320

275

240

215

150

-rA =

CAn = -

CA0

=K CA0n-1 = K CA0n-1 dt

n=1

t

0

2

4

6

8

10

12

14

∞

0

-0.3042

-0.6296

-0.9328

-1.2776

-1.5851

-1.9136

-2.239

-

3.27 Cuando una solución concentrada de urea se almacena, se condensa lentamente en forma de biurea, por medio de la siguiente ecuación elemental: Para estudiar la velocidad de condensación, se guarda a 100 ºC una muestra de urea (C= 20 mo/ litro) y después de 7 h y 40 minutos se encuentra que 1% en moles de la


urea se ha convertido. Encontrar la velocidad de reacción para esta condensación [Datos tomados de W.M. Butt, Pak I Ch. E., 1,99].

Solución 2NH 2  CO  NH 2  NH 2  CO  NH  CONH 2  NH3 2A  R  S

T 100º C C A  20 mol / litro Después que t  7.40 min 1% moles se han convertido:

xA 

C A0  C A

0.01 

C A0 C A0  20 C A0

20  C A0  0.01C A0 C A0  20.20

0.01C A0  C A0  20 20  C A0 1  0.01

mol litro

La ecuación de la velocidad es:

rA  k C A2 

dC A  k C A2 dt

Integrando para segundo orden:

1 1   kt C A C A0



CA

C A0



dC A  C A2

t

 kdt 0


k

1 t

 1 1      C A C A0 

k  6.4568 x105



1 1 1    7.667  20 20.20 

litros mol . h

Entonces la ecuación de la velocidad es:

 rA  6.4568 x105 CA2 3.29 encontrara la constante de velocidad de primer orden para la desaparición de A en la reacción en fase gaseosa 2A

R si, manteniendo la presión constante, el

volumen de la mezcla de reacción disminuye 20 % en 3 minutos, cuando se empieza la reacción con 80 % de A. Solución Siendo la reacción:

t=3min


3.31. M. Bodenstein [Z. phys. Chem., 29,295] encontró los siguientes datos: Para la descomposición térmica del ioduro de hidrogeno Encontrar la ecuación de velocidad completa para esta reacción. Utilizar las unidades de julios, moles, cm3 y segundos.

Hallamos el orden de la reacción, por la estequiometria, siendo una ecuación elemental.

Y lo confirmamos con las unidades de k Con los datos, hallaremos la energía de activación, a partir de la ecuación de Arrhenius.

Para ello construimos la tabla:

-2.245

Obteniéndose la recta:

Siendo:

Luego, la ecuación resulta:

-5.776

-7.439

-9.422

-13.88


Siendo:

EJERCICIOS DURANTE LAS CLASES DE REACCIONES



Curso: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS I Grupo: IMPARES Hallar K1 y K2 de la siguiente reacción simultanea (Paralelo)

……………………….(1)

Datos: t, 10seg , Xa: 0.9

Aplicando ecuaciones para reacciones elementales Para (1) y (2)

Donde K=K1+K2 Aplicando la ecuación cinetica de primer orden para (1) ………………………..(a) Y luego aplicando integrales para (1)

Por lo tanto Remplazando datos

………………………..(b) De ahí comparando (a) y (b) y reemplazando los datos.

(K*(10seg))=Ln (1-0.9)


K=K1+K2=0.23025

Analizando por Reacciones individuales

……………………….(1)

= De aquí deducimos que a volumen constante V= ) Nb=

*

Deducimos volumen variable

=

Por lo tanto deducimos de la ecuación cinetica la siguiente relación

=

Integrando

Nc = Dividiendo Nb/Nc Tenemos la relación de K1 y K2, y remplazando los datos en las ecuaciones individuales Nb= Nc =

*


De Aquí deducimos que

K1/K2=1.1278

Por lo tanto K1= 0.12203

K2=0.10821

Problemas de Reacciones 1

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