Problemas introductorios a la cinética química


Universidad Autónoma del Carmen
Facultad de Ciencias Químicas y Petroleras



Problemas propuestos
5.1.- Determine el orden de la reacción con respecto al NO de la reacción reversible.

Utilizando los datos obtenidos por Green y H., quienes midieron la rapidez de cambio de varias presiones de ese reactivo con respecto al tiempo, utilizando en cada caso la mismapresión del H2. Los resultados fueron:
Pinicial, mm Hg
360
300
200
150

1.668
1.159
.516
-290

Y se tiene que













5.2.- Con la finalidad de llevar a efecto la reacción reversible


De la cual se piensa que A genera B mediante una reacción de primer orden y B regenera A siguiendo también una reacción de primer orden, se prepara unasolución 25.632 molar de A y una 16.02 molar de B en un reactor mantenido a temperatura constante. Para iniciar la reacción, se mezclan rápidamente volúmenes iguales de las soluciones y se mide la concentración de A conforme transcurre el tiempo con los siguientes resultados:
t, S
30
60
90
120
180
240
300
600

10.733
9.612
9.010
8.698
8.442
8.362
8.330
8.330

Compruebe por elcálculo y mediante una grafica la suposición de que las reacciones son de primer orden. Halle
t/s
A
B
t = 0

0
t = t


Equilibrio



Entonces la rapidez neta generadora de productos es:


Por lo tanto
Y como entonces tenemos la rapidez neta regeneradora de reactivos:



Y cuando la rapidez con la que desaparece el reactivo y con la que aparece el producto es igual(equilibrio químico):

Entonces tenemos (3)
Por lo tanto despejando > de igual forma


> (4)

Sustituyendo la ecuación 4 en la 1 nos da:










Para integrar hacemos:






(5)


(6)

Al graficar de la ecuación (5) VS es una línea recta y cuya pendiente es




Problema 5.3.- Del problemaanterior compruebe que el instante en el cual el valor de B pasa por un máximo es:


A
B
t = 0

0
t = t


Equilibrio

























Donde







5.4.- Sean las siguientes tres reacciones de primer orden: (Ali)


A
B
C
t=0

0
0
t=t



Equilibrio entre B y C
0




Plantee las expresiones de rapidez de reacción para A, B y C.Compruebe que:


Solución:
De acuerdo al esquema de la reacción, las rapideces de reacción son:



La ecuación integrada de la primera reacción [ecuación (3.14)] y la ecuación 5.37 se sustituyen en la rapidez de reacción de C, es decir;



5.5.- Si CBo=CCo inicialmente, para el sistema de reacciones consecutivas descrita por

¿Cuál es el tiempo en el cual la concentración de B es unmáximo? ¿Cuál es la concentración máxima? (Obed)
SOLUCIÓN
Partiendo de:
Sustituyendo (3) en (2)
…….. (4)
El tiempo en el cual la concentración de B es máxima:

Derivando la ecuación (4) respecto a t




La Concentración máxima es:

Sustituyendo la expresión de t en (4) para hallar la concentración máxima.




Dando valores:


Para el tiempo máximo:

Para la concentraciónmáxima:

5.6.- Hallar la conversión en el equilibrio, para la reacción reversible en un reactor discontinuo de volumen constante, y conociendo que la concentración inicial de A es igual a 0.2 mol/L y que la constante de equilibrio es de 100 L/mol. (Shady)

.2 mol/l
0



















5.7.- La descomposición del tetraóxido de estrógeno se lleva a efecto mediante lareacción reversible

En un reactor discontinuo a volumen constante, una temperatura de 66.85 °C y 2 atm. de presión. Si la constante de equilibrio a esa temperatura es de 0.1 mol/L:
Calcule la conversión de equilibrio del tetraóxido de nitrógeno:


2
0














5.8 Sugiera una expresión de rapidez para la reacción exotérmica: (Ali)

Considerando:
1) Satisfacer las...