Cinética química · Velocidad de reacción y factores que la afectan

Velocidad de reacción y factores que la afectan

Teoría

2026 · Ordinaria · Titular

Dada la ecuación elemental $\ce{CO + Cl2 -> COCl2}$ , justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) Su ecuación de velocidad es

v= k\ce{[CO][Cl2][COCl2]}

b) La velocidad de reacción varía durante el transcurso de la reacción.c) La constante

k

es independiente de la temperatura.d) Si duplicamos la concentración de

\ce{Cl2}

la velocidad se duplica.

Ley de velocidadOrden de reacciónConstante de velocidad

Al tratarse de una reacción elemental, el orden de reacción coincide con la estequiometría de la ecuación, por lo que la ley de velocidad se deduce directamente de los coeficientes estequiométricos de los reactivos.

a) FALSO. Al ser una reacción elemental, la ecuación de velocidad solo incluye los reactivos, con exponentes iguales a sus coeficientes estequiométricos. En la reacción

\ce{CO + Cl2 -> COCl2}

, ambos reactivos tienen coeficiente 1, por lo que la ley de velocidad correcta es:

v = k\,\ce{[CO][Cl_2]}

El producto $\ce{COCl2}$ no aparece en la ecuación de velocidad, ya que los productos no influyen en la velocidad de una reacción elemental. La afirmación es, por tanto, falsa.

b) VERDADERO. A medida que avanza la reacción, las concentraciones de los reactivos

\ce{CO}

\ce{Cl2}

disminuyen. Dado que

v = k\,\ce{[CO][Cl_2]}

, al reducirse las concentraciones, la velocidad de reacción también disminuye a lo largo del tiempo. Por tanto, la velocidad no es constante durante el transcurso de la reacción.c) FALSO. La constante de velocidad

k

depende de la temperatura según la ecuación de Arrhenius:

k = A \cdot e^{-E_a / RT}

donde $E_a$ es la energía de activación, $R$ la constante de los gases y $T$ la temperatura absoluta. Al aumentar la temperatura, $k$ aumenta exponencialmente. Por tanto, $k$ no es independiente de la temperatura.

d) VERDADERO. Según la ley de velocidad

v = k\,\ce{[CO][Cl_2]}

, la reacción es de primer orden respecto a

\ce{Cl2}

. Si se duplica su concentración, la velocidad también se duplica:

v' = k\,\ce{[CO]} \cdot 2\,\ce{[Cl_2]} = 2\,k\,\ce{[CO][Cl_2]} = 2v

La afirmación es, por tanto, verdadera.