Relacion Prob 2 Tema 4

 ASIGNATURA:  ASIGNA TURA: QUÍMICA Q UÍMICA GENERA G ENERALL (1er CURSO, CU RSO, GRADO GR ADO DE FÍSICA) RELACIÓN DE PROBLEMAS TEMA 4: CINÉTICA QUÍMICA 1. Se ha seguido durante 400 s la reacción de descomposición del HI (g) a 700 K y se han obtenido los siguientes datos: t (s)

[HI] (M) 0 100 200 300 400

1.00 0.90 0.81 0.74 0.68

¿Cuáles son el orden de reacción y la constante de velocidad de la reacción: HI (g) ----!  1/2H2 (g) + 1/2I2 (g)? Escriba la ecuación de velocidad de la reacción a 700 K.

Resultado: Orden de reacción: 2; k = 1.2 · 10 -3 M-1s-1; v = 1.2 · 10 -3 M-1s-1 · [HI] 2 2. El ciclobutano se descompone en etileno, de acuerdo con la ecuación C4H8 (g) ----! 2C2H4 (g) Determine el orden de reacción y la constante de velocidad, con base a las siguientes presiones, presiones, que se midieron cuando la reacción se llevó a cabo a 430 ºC, en un recipiente de volumen constante. t (s)

PC4H8 (mmHg) 0 2000 4000 6000 8000 10000

400 316 248 196 155 122

Resultado: Orden de reacción: 1; k = 1 · 10 -4 s-1 3. El NH 3 se descompone sobre la superficie de un alambre de wolframio caliente. A continuación se dan las vidas medias que se obtuvieron a 1100 ºC para distintas concentraciones iniciales iniciales del NH 3: [NH 3]0 (M) 0.0031 0.0015 0.00068

t1/2 (min) 7.6 3.7 1.7

Para esta reacción de descomposición ¿cuál es: (a) el orden de reacción; (b) la constante de velocidad k?

Resultado: (a) Orden de reacción: 0; (b) k = 3.4 · 10 -6 M/s

4. La reacción de primer orden A ----! productos tiene t1/2 = 180 s. a) ¿Qué porcentaje de una muestra de A permanece sin reaccionar transcurridos 900 s desde el comienzo de la reacción? b) ¿Cuál es la velocidad de la reacción cuando [A] = 0.50 M?

Resultado: (a) [A]900s (%) = 3.127; (b) v ([A] = 0.50 M) = 1.93 · 10 -3 M/s 5. ¿Cuál es la vida media de un compuesto si el 75 % de una muestra de este compuesto se descompone en 60 min? Suponga una cinética de primer orden.

Resultado: t1/2 = 1800 s 6. La descomposición térmica de la fosfina (PH 3) en fósforo e hidrógeno molecular es una reacción de primer orden: 4PH 3 (g) ----! P4 (g) + 6H2 (g) la vida media de la reacción es 35.0 s a 600 ºC. Calcule (a) la constante de velocidad de primer orden para la reacción y (b) el tiempo requerido para que se descomponga el 95 % de la fosfina.

Resultado: (a) k = 0.0198 s -1; (b) t (para que reaccione el 95% de PH 3) = 151.3 s 7. La constante de velocidad para la reacción de segundo orden 2NO 2 (g) ----! 2NO (g) + O 2 (g) es 0.54 /M !s a 300 ºC. ¿Cuánto tiempo tomará (en segundos) para que la concentración de NO2 disminuya desde 0.62 M hasta 0.28 M?

Resultado: t = 3.6 s 8. La reacción C 2H5I + OH - ----! C2H5OH + I- se estudió con etanol (C 2H5OH) como disolvente, obteniéndose las siguientes constantes de velocidad: k (M-1!s-1) 5.03 ! 10-5 3.68 ! 10-4 6.71 ! 10-3 0.119

T (ºC) 15.83 32.02 59.75 90.61

a) Determine la energía de activación para esta reacción mediante gráfico. b) Determine la energía de activación utilizando la siguiente ecuación: !" !"

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!

c) Calcule el valor de la constante de velocidad k a 100 ºC.

Resultado: (a) Ea = 90.8 kJ/mol; (b) E a = 90.7 kJ/mol; (c) k = 0.250 M -1s-1 9. Para la reacción de primer orden N 2O5 (g) ----! 2NO 2 (g) + 1/2O2 (g) t1/2 igual a 22.5 h a 20 ºC y 1.5 h a 40 ºC. a) Calcule la energía de activación de esta reacción. b) Determine el valor de la constante de velocidad k a 30 ºC conocido el valor de la constante de Arrhenius, A = 2.05 ! 1013 s-1.

Resultado: (a) Ea =103.1 kJ/mol; (b) k = 3.41 · 10 -5 s-1 10. La velocidad a la que cantan los grillos de árbol es de 2.0 ! 102 veces por minuto a 27 ºC, pero es sólo de 39.6 veces por minuto a 5 ºC. A partir de estos datos, calcule la “energía de activación” para el proceso del canto. (Sugerencia: la relación entre las velocidades es igual a la relación entre las constantes de velocidad).

Resultado: Ea = 211.9 kJ/mol