Cinetica

Cinética y Catálisis
Solución Exámenes 3° oportunidad
1° Examen Parcial
Problema 1
En un reactor discontinuo, un reactante ( alcanza la conversión del 80% en 8 min, y se necesitan 18 minutos, para que a conversión sea del 90%. Dedúzcase una ecuación cinética que represente esta reacción.
Suponiendo Cinética de 1° orden

Integrando el modelo cinético:

Sustituyendo para la primeracondición para obtener la constante de velocidad , se obtiene que:

Para comprobar si el modelo es el correcto se calcula la conversión a un tiempo de 18 min con la constate calculada, ya que es la misma porque se supone temperatura constante.

Se observa que no se cumple el modelo cinético de primer orden, por lo que ahora se propone un modelo cinético de 2° orden

Integrando del modelo cinético:Se calcula la constante de velocidad k para este modelo.

Ahora se calcula la conversión a un tiempo de 18 minutos con la nueva conste calculada.

Se observa que si cumple el modelo cinético de 2° orden
Problema 2
La velocidad de saponificación del acetato metílico a 25°C fue estudiada haciendo una solución 0.01 molar en álcali y éster, y titulándola en diferentes intervalos de tiempocon ácido estándar. Así se obtuvieron los datos siguientes:
Tiempo (min) | 3 | 5 | 7 | 10 | 15 | 21 | 25 |
Conc. De la base hallada | 0.0074 | 0.00634 | 0.0055 | 0.00464 | 0.00363 | 0.00288 | 0.00254 |

Demostrar con un método grafico que la reacción es de segundo orden y determinar la constante de velocidad especifica.
El modelo cinético a comprobar es de 2° orden, por lo que la ecuación acumplir es:

Integrando la ecuación se obtiene que:

Se obtiene la siguiente tabla de datos, sustituyendo los datos experimentales.
Tiempo /min | Concentración/ mol/l | | |
3 | 0.0074 | 0 | 135.135135 |
5 | 0.00634 | 22.5935715 | 157.728707 |
7 | 0.0055 | 46.6830467 | 181.818182 |
10 | 0.00464 | 80.3821062 | 215.517241 |
15 | 0.00363 | 140.346959 | 275.482094 |
21 | 0.00288 |212.087087 | 347.222222 |
25 | 0.00254 | 258.565652 | 393.700787 |

La constante de velocidad para este modelo cinético es
Problema 3
Para la reacción en fase gaseosa,

Se realizó un experimento cinético a 780K, comenzando con 1,2-dicloroetano puro, observándose que la presión total P aumentaba como sigue:
T/s | 0 | 45 | 90 | 135 | 180 | 225 | 270 |
P/Torr | 150 | 176.8 | 198.8 | 216.8| 231.7 | 243.9 | 253.9 |

Demuestre que la reacción se de primer orden y calcule la constante de velocidad a partir de estos datos.
Observado que las presiones van en aumento, quiere decir que el dato experimental se habla de una presión total, por lo que hay que obtener las presiones parciales del sistema.
Haciendo un balance de presiones:



Como las presiones iniciales deB y C son cero la presión total queda de la siguiente manera:

Si , se sustituye en la ecuación anterior obteniendo:

Despejando para la presión parcial :

Sustituyendo la tabla de datos en la ecuación anterior se obtiene el siguiente juego de datos para la presión parcial:
t /s | ; |
0 | 150 |
45 | 124 |
90 | 101.2 |
135 | 83.2 |
180 | 68.3 |
225 | 56.1 |
270 | 46.9 |
Seutilizara la ecuación cinética para primer orden porque es el modelo a comprobar.

Integrando la ecuación y dejándola en términos de la presión:

Sustituyendo los datos de la tabla anterior, se obtiene un nuevo conjunto de datos:
t/s | | |
0 | 0 | ------- |
45 | 0.15460123 | 0.00343558 |
90 | 0.29673191 | 0.00329702 |
135 | 0.46676563 | 0.00345752 |
180 | 0.71224735 | 0.00395693|
225 | 0.94368971 | 0.00419418 |
270 | 1.06931592 | 0.00396043 |

Graficando este par de datos se obtiene el siguiente gráfico:

Se puede observar que la cinética si cumple el orden propuesto, por lo que su constante de velocidad será:

Problema 4
A 100°C se observa que la reacción es de primer orden. Comenzando con B puro, se encuentra que al cabo de 10 minutos la presión total...