7/26/2019 Cinetica quimica resueltos

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CINETICA QUIMICA: PROPUESTO POR LUIS ANTONIO VACA SALAZARAYUDANTE ACADEMICO

EJERCICIOS RESUELTOS

1. Con la ayuda grfica de la representacin solicitada en 1A., calcular la velocidad media de aparicin

del O2 (g) durante el intervalo de descomposicin de N2O5 de 600s a 1200s. Calcular la velocidadinstantnea de aparicin del O2(g) para el tiempo de reaccin de 2400s.

Espacio para 1B

Velocidad media = ([O2] / t) =

= (0.0015 mol / L) / 600s =

2.5 x 10-6mol / (L x s)

Espacio para 1C

Para t = 2400 s.

Velocidad Instantnea = ([O2] / t) =

= (0.002 mol / L) / 1650s =

1.21x 10-6mol / (L x s)

2. Determinar grficamente la velocidad de reaccin inicial para la descomposicin del perxido de

hidrgeno (H2O2(aq)H2O(l) +(1/2) O2(g)) a partir de los siguientes datos a temperatura constante:

Tiempo, s 0 200 400 600 1200 1800 3000

[H2O2],M 2.32 2.01 1.72 1.49 0.98 0.62 0.25

a)

Con los datos de la tabla elaborar, la representacin grfica de la descomposicin del H2O2.:En lasabscisas describir las variables con sus unidades.

b)

A partir de la grfica determinar la velocidad inicial de la reaccin. Escribir el resultado de susclculos con las unidades correspondientes.

Para t = 0.00 s.

V. inicial = ([H2O2] / t) =

= (2.25 mol / L) / 1400s =

v. i. = 1.61x 10-3mol / (L x s)

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3.

El amoniaco (NH3) reacciona con el oxgeno (O2) para producir monxido de nitrgeno (NO) y agua(H2O) segn la ecuacin general sin balancear que se muestra en la primera celda de la primera fila. Enla segunda celda, escriba la ecuacin balanceada pertinente. Luego, en la segunda fila escriba en loscasilleros correspondientes- la ecuacin de velocidad de reaccin tanto para la desaparicin de losreactivos para como la aparicin de los productos. Finalmente, en las tres ltimas columnas proceda acalcular las velocidades de desaparicin y aparicin justo en el instante en que el amoniaco estreaccionando con el O2a una velocidad de 1,20 M / min.

a NH3+ b O2c NO + d H2OEscribir ecuacin qumica balanceada:

4NH3+ 5O24NO + 6H2O

Escribir la ecuacin de

velocidad de reaccin tanto

para la desaparicin de los

reactivos como para la

aparicin de los productos

NH3 O2 NO H2O

(-1/ 4) [NH3] / t (-1/ 5) [O2] / t (1/ 4) [NO] / t (1/6) [H2O] / t

Clculo de la velocidad de reaccin (desaparicin / aparicin) en el instante en que el amoniaco

est reaccionando con el O2a una velocidad de 1,20 M / min para la:

Desaparicin del O2 Aparicin del NO Aparicin del H2O

Dato: ([NH3] / t = 1.20 M / min)

- (1/4) x (1.20 M / min) =

= - (1/5) x [O2] / t

[O2] /t = 5/4 x (1.20 M / min) =

1.50 M / min

(1/4) x (1.20 M / min) =

= (1/4) x [NO] /t =

[NO] / t = 4/4 x (1.20 M / min)

= 1.20 M / min

1/4(1.20 M / min) =

= (1/6) x [H2O] / t =

[H2O] / t = (6/4) x (1.20 M / min)

= 1.80 M / min

4.

La reaccin del ion peroxodisulfato 282con el ion yoduro 1es:

282() + 31() 24

2() + 3()

En la tabla n.- 1 se presentan valores medidos y registrados a cierta temperatura. Con estos datoscalcular la ley de velocidad (rapidez) para la reaccin referida y luego calcular la constante de

rapidez.

Tabla n.- 1

# EXPERIMENTO () () Rapidez Inicial (M/s)

1 0.040 0.051 1.7x10-4

2 0.080 0.034 2.2x10-4

3 0.160 0.017 2.2x10-4

4 0.080 0.017 1.1x10-4

La ley de rapidez se expresa como:

=

Para poder compleatarla se deben hallar los valores de m y nCalculo de m

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Tomando el experimento 3 y 4 nos damos cuenta que la concentracion de 1queda constante y lavelocidad aumenta al igual que la concentracion de 28

2, entonces tomamos las dosecuaciones de rapidez de los dos experimentos y dividimos asi:

34

=mn

mn

2.210

1.110=

0.160m0.017n

0.080m0.017n

2 = 2

= 1

El orden de la reaccin para 282 es 1

Calculo de n

Tomando el experimento 2 y 4 nos damos cuenta que la concentracion de 282 quedaconstante y la velocidad aumenta al igual que la concentracion de 1, entonces tomamoslas dos ecuaciones de rapidez de los dos experimentos y dividimos asi:

24

=mn

mn

2.210

1.110=

0.080m0.034n

0.080m0.017n

2 = 2

= 1

El orden de la reaccin para 1es 1

La ecuacin de velocidad nos queda as:

= []

[]

Para hallar el valor de k tomamos los datos de cualquier experimento en este caso tomamos elexperimento 1

=

= 1.710/

0.040 0.051= ,

.

5. Se sigue por espectroscopia la velocidad de una reaccin de primer orden, vigilando la absorcin deun reactivo colorido. Si se inicia con una concentracin de 0,15 M y al cabo de 2 minutos desapareceel 75% de la concentracin Cul es la vida media de la reaccin?

ln

=

= 25% = 0,15 25100

= 0,0375

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ln(0,0375 )

(0,15 ) = (2 )

= 0,6931

/=ln 2

=

ln 20,6931

= 1

6.

El reordenamiento del ciclo del propano se ha estudiando experimentalmente a varias temperaturas.Se han determinado los valores para la constante especfica de velocidad para varios casos -ver las dosprimeras filas de la tabla. Grafique ln k en funcin de 1/ T y proceda a determinar grficamente el valorde la energa de activacin Ea. Luego, use su grfico como base para estimar el valor de k -constantede velocidad- a 500K. Finalmente, aproxime la temperatura a la cual el valor de k -constante develocidad- sera igual a 5,00 x 10-5s-1.

T (K) 600 650 700 750 800 850 900

k (s-1) 3,30 x 10-9 2,19 x 10-7 7,96 x 10-6 1,80 x 10-4 2,74 x10-3

3,04 x 10-2

2,58 x 10-1

ln k -19.53 -15.33 -11.74 -8.62 -5.90 -3.49 -1.36

1/ T ( x 10-3 ) 1.7 1.54 1.43 1.33 1.25 1.18 1.11

ECUACIN DE ARRHENIUS:

ln k = -Ea / RT +ln A

Clculo de la energa de

activacin:

m= -Ea / R

m = (-10 +14) / (1.35 -1-5)

Ea = mR

Ea = - (- 2.7 x 104)(8.31/1000)

= 221.6 kJ/ mol

Valor de k a T = 500K

ln k2ln k1= Ea/ R (1/T11/T2)

k1= 3.30 x 10-9 s-1 T1 = 600 K

k2 = ? T2 = 500 K

ln k2 = 221.6(1000/8.31)(1/6001/500) + ln (3.30 x 10-

9)

=26,666.67(-3.33 x 10-4) + (-19.53) = -28.41

k2 = e-28.41

k2 =4.59 x 10-13 s-1

Valor de la temperatura a k= 5,00 x 10-5s-1

k1= 3.30 x 10-9 s-1 T1 = 600 K

k2 = 5.00 x 10-9 s-1 T2 = ?

ln (5.00 x 10-9/ 3.30 x 10-9 ) / 26,666.67= 1/6001/ T2

1/ T2= 1/6003.6 x 10-4

T2= 1 / 1.30 x 10-3

T2= 756.87 K