Cuestionario 2Para desarrollar este cuestionario debe indicar las leyes o procesos empleados, analizar y justificar las respue
- El formaldehído, CH2O, es un componente de smog y es el causante de la irritación ocular.
La reacción de formación del formaldehído es:
[C2H4] M
[O3] M
Velocidad de formación de CH2O (M/s)
0,5 x 10-7
1,0 x 10-8
1,0 x 10-12
1,5 x 10-7
1,0 x 10-8
3,0 x 10-12
1,0 x 10-7
2,0 x 10-8
4,0 x 10-12
De acuerdo con la información presentada en la tabla, determine la velocidad de reacción y constante de velocidad.
Si en un momento dado los reactivos presentan la misma concentración, de 4,2 x 10-7 M, indique el desplazamiento de la reacción.
- Determine el orden de la reacción y la velocidad inicial de desaparición de X cuando su concentración es 0,80M y la de Y es 0,70M. Asumiendo la reacción X + Y ↔ Z, a partir de los siguientes datos tomados a 420 K.
[X]
[Y]
Velocidad inicial de desaparición de X (M/s)
1,10
0,50
0,053
2,20
0,30
0,127
4,40
0,60
1,020
2,20
0,60
0,254
4,40
0,30
0,509
- Determine la gráficamente la energía de activación para la reacción de descomposición del óxido nitroso en una molécula de nitrógeno y un átomo de oxígeno. Considerando las constantes de velocidad de segundo orden medidas a diferentes temperaturas que se presentan a continuación.
T (°C)
K (1/M. S)
600
1,87 x 10-3
650
0,011
700
0,057
750
0.244
1 Respuesta
La ecuación de velocidad tiene la forma
$$\begin{align}&v=k·[C_2H_4]^\alpha·[O_3]^\beta\end{align}$$Por inspección de los datos de los experimentos 1 y 2 vemos que, cuando se triplica la concentración de C2H4 manteniéndose constante la concentración de O3, la velocidad también se triplica. Esto significa que v es proporcional a [C2H4] o, lo que es lo mismo,
$$\begin{align}&\alpha=1\end{align}$$Por otra parte, con los datos de 1 y 3 observamos que cuando se duplican las concentraciones de C2H4 y de O3 la velocidad de la reacción se cuatriplica. Como ya sabemos que al duplicar la concentración de C2H4 la velocidad también se duplica, tiene que cumplirse que al duplicar la concentración de O3 también se duplicará la velocidad para que ésta se haga cuádruple. Es decir, que v también es proporcional a [O3], con lo que
$$\begin{align}&\beta=1\end{align}$$Por tanto,
$$\begin{align}&v=k·[C_2H_4]·[O_3]\end{align}$$La reacción es de primer orden con respecto a C2H4 y de primer orden con respecto a O3. El orden global es 2.
El valor de k lo obtenemos sustituyendo los valores de cualquiera de los experimentos en la ecuación de velocidad. Por ejemplo, en el 1
$$\begin{align}&10^{-12}= k·0,5·10^{-7}·10^{-8}\\&\\&\text {de donde}\\&\\&k=\frac{10^{-12}}{0,5·10^{-7}·10^{-8}}=2·10^{-3}\ \frac{L}{mol·s}\end{align}$$El mismo valor obtendríamos con cualquier otro experimento.
2.
X + Y -----> Z
$$\begin{align}&v=k·[X]^\alpha·[Y]^\beta\end{align}$$Podemos determinar fácilmente beta fijándonos en los experimentos 2 y 4: la concentración de X permanece constante, mientras la de Y se duplica; y resulta que la velocidad también se duplica, así que la velocidad resulta ser proporcional a [Y]. Por tanto, beta = 0
$$\begin{align}&0,053=k·1,10^\alpha·0,50\end{align}$$Para determinar alfa, tomemos los experimentos 3 y 4, en los que ahora [Y] permanece constante. Si no vemos rápidamente que al dividir por 2 la [X] la velocidad queda dividida por 4, lo haremos "manualmente":
$$\begin{align}&1,020=k·4,40^\alpha·0,60\\&0,254=k·2,20^\alpha·0,60\\&\\&\text {Dividiendo una por la otra queda}\\&\\&\frac{1,020}{0,254}=4=\frac{4,40^\alpha}{2,20^\alpha}=\frac{2^\alpha·2,20^\alpha}{2,20^\alpha}=2^\alpha\\&\\&\text {de donde}\\&\\&\alpha=4\end{align}$$Luego
$$\begin{align}&v=k·[X]^2·[Y]\end{align}$$Para saber el valor de k sustituimos estos valores de los exponentes en cualquiera de las ecuaciones de velocidad y obtenemos
k = 0,0876 L^2/(mol^2·s)
El orden global de la reacción es 2 + 1 = 3
Si [X]= 0,80 M y [Y] = 0,70 M,
v = 0,0876 · 0,80^2·0,70 = 0,0392 mol/(L·s)
3.
Usando la ecuación de Arrhenius
$$\begin{align}&k=A·e^{-\frac{E_a}{RT}}\end{align}$$y tomando neperianos
$$\begin{align}&ln\ k = ln\ A - \frac{E_a}{R}·\frac{1}{T}\end{align}$$Lo que tienes que hacer es una gráfica en la que representes en abscisas (1/T) y en ordenadas ln k. Te saldrá una recta cuya pendiente puedes obtener a partir de la gráfica y teniendo en cuenta que la pendiente es -Ea/R.
¡Gracias! profe muy gentil.
profe necesito un análisis de resultados de cada ejercicio gracias...
Hay dos erratas en el ejercicio nº 2. El exponente beta no es cero, sino 1; y el exponente alfa no es 4, sino 2. El ejercicio está bien resuelto, pero me equivoqué al poner esos valores. De hecho, la ecuación final está escrita correctamente, con alfa = 2 y beta = 1.
En cuanto a las leyes que sustentan estos cálculos y su justificación, están implícitas en las soluciones: ecuación de velocidad y ley de Arrhenius. Los valores de los exponentes calculados corresponden a los datos experimentales de los enunciados.
