Quimica

7 Cinética química
Actividades del interior de la unidad
1. Indica la diferencia entre velocidad de reacción media y velocidad de reacción instantánea. La velocidad de reacción media es el cociente entre la concentración de las sustancias que han reaccionado en un tiempo determinado y el tiempo transcurrido. La velocidad instantánea es la pendiente de la curva de concentración frente al tiempoen un instante dado. 2. Si la velocidad de descomposición del HI es 0,025 mol · L–1 · s–1, ¿cuál será la velocidad de formación del H2? ¿Y la del I2? Por cada mol de HI que se descompone, se forma 1/2 mol de H2 y 1/2 mol de I2. La velocidad de formación de ambos productos será de 0,0125 mol · L–1 · s–1. 3. Para el ejercicio resuelto 2, calcula: a) La velocidad media de la reacción referida alreactivo A. b) La velocidad media de la reacción cada 2 s (0 2, 2 tante la velocidad media de la reacción? ¿Por qué? a) t (0 8 10) s : vmedia t (6 8 10) s : vmedia 1 ∆[A] · 2 ∆t 1 ∆[A] · 2 ∆t 1 ∆[A] · 2 ∆t 1 ∆[A] · 2 ∆t 1 ∆[A] · 2 ∆t 1 ∆[A] · 2 ∆t 1 ∆[A] · 2 ∆t 0,41 – 2,00 1 Ò 10 s – 0 s 2 0,41 – 0,59 1 Ò 10 – 6 2 1,05 – 2,00 1 Ò 2 2 0,75 – 1,05 1 Ò 2 2 0,59 – 0,75 1 Ò 2 2 0,48 – 0,59 1 Ò 2 2 0,41 –0,48 1 Ò 2 2

8

8 4, etc.). ¿Es cons1

0,079 M · s

0,023 M · s

1

b) t (0 8 2) s : vmedia t (2 8 4) s : vmedia t (4 8 6) s : vmedia t (6 8 8) s : vmedia t (8 8 10) s : vmedia

0,237 M · s

1

0,075 M · s

1

0,040 M · s

1

0,028 M · s

1

0,018 M · s

1

100

Unidad 7. Cinética química

La velocidad media de la reacción no es constante. Matemáticamente, lavelocidad media es el promedio de la velocidad instantánea en los dos extremos del intervalo de tiempo elegido. La velocidad instantánea (pendiente de la curva de concentración frente al tiempo) va cambiando a lo largo de la reacción, por lo que también va cambiando el promedio. 4. En la reacción: A

12B1C

Æ

R

la ecuación cinética toma la expresión: v k · [A]2 · [B]2. Indica losórdenes parciales, el orden total de reacción y obtén las unidades de la constante cinética. El orden parcial de A es α 2; el de B es β 2, y el de C, γ 0. El orden total es 2 2 0 4. En este caso, las unidades de la constante cinética son: M 3 · t 1 o mol 3 · L3 · t 1. 5. La ecuación cinética del proceso químico: H2O2

5

1S

en disolución acuosa es v k · [H2O2] · [I2]. Determina el valor de ksabiendo que vinicial 1,15 · 1026 M · s21 cuando [H2O2]inicial 0,01 mol · L 21 y [I2]inicial 0,01 mol · L21.

5

5

5

1 3 I2 1 2 H1

Æ

I32

12H O
2

5

5

v k [H2O2] · [I ] k

; por tanto, k

vinicial [H2O2]inicial · [I ]inicial 1,15 · 10
2

;

1,15 · 10 6 M · s 1 ; k 0,010 M × 0,010 M

M

1

·s

1

6. La descomposición de la sustancia A sigue una cinética desegundo orden, cuya constante vale k 0,82 mol21 · L · s21. Si [A]0 0,5 mol/L, obtén [A] cuando hayan transcurrido 3 s.

5

5

El proceso es A → productos y v cidad d [A] dt k · [A]2 resulta [A] 1

k · [A]2. La integración de la ecuación de velo[A]0 [A]0 · k · t
1

. Sustituyendo datos, queda:

[A]

1

0,5 mol · L 1 0,5 mol · L 1 × 0,82 mol

1

·L·s

×3s

; [A]

0,224 mol· L

1

7. Indica la molecularidad de cada una de las etapas elementales del mecanismo de reacción propuesto en el ejercicio resuelto 4. ¿Hay algún intermedio de reacción en dicho mecanismo? En la primera etapa, la molecularidad es 1 para el proceso directo, y 2 para el proceso inverso. En la segunda etapa, la molecularidad es 3. Los átomos de yodo, I, son un intermedio de reacción.
Unidad7. Cinética química 101

8. Una reacción puede evolucionar por distintos caminos según:
ææÆ

k1 k2 k3

B

A æææææÆ C
ææÆ

D

Sabiendo que k3 >>> k2 > k1, justifica el producto de reacción. La velocidad de formación del producto D es mucho mayor que la de los otros productos. Por tanto, el producto mayoritario de la reacción será D. 9. Para la reacción A

12B

Æ

C

1 D, la...