T4: Cinética química · Ecuación de velocidad y factores que afectan a la velocidad

Ecuación de velocidad y factores que afectan a la velocidad

Problema

2021 · Ordinaria · Suplente

Para la siguiente reacción: $\ce{2 NO(g) + 2 H2(g) -> N2(g) + 2 H2O(g)}$ , la ecuación de velocidad hallada experimentalmente es:

v = k [\ce{NO}]^{2} [\ce{H2}]

a) ¿Cuáles son los órdenes parciales de reacción? ¿Y el orden total?b) Si la constante de velocidad para esta reacción a

1000 \text{ K}

6,0 \cdot 10^{4} \text{ L}^{2} \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}

, calcule la velocidad de reacción cuando

[\ce{NO}] = 0,015 \text{ M}

[\ce{H2}] = 0,035 \text{ M}

.c) ¿Cómo afectará a la velocidad de reacción un aumento de la presión, si se mantiene constante la temperatura? Justifique la respuesta.

Cinética químicaVelocidad de reacción

a) ¿Cuáles son los órdenes parciales de reacción? ¿Y el orden total?

Dada la ecuación de velocidad $v = k [\ce{NO}]^{2} [\ce{H2}]$ , los órdenes parciales son los exponentes a los que están elevadas las concentraciones de los reactivos en dicha ley experimental:Orden parcial respecto al $\ce{NO}$ : 2.Orden parcial respecto al $\ce{H2}$ : 1.El orden total de la reacción es la suma de los órdenes parciales:

n = 2 + 1 = 3

b) Si la constante de velocidad para esta reacción a

1000 \text{ K}

6,0 \cdot 10^{4} \text{ L}^{2} \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}

, calcule la velocidad de reacción cuando

[\ce{NO}] = 0,015 \text{ M}

[\ce{H2}] = 0,035 \text{ M}

Sustituimos los valores proporcionados en la ecuación de velocidad:

v = k [\ce{NO}]^2 [\ce{H2}] = 6,0 \cdot 10^{4} \cdot (0,015)^2 \cdot 0,035

v = 6,0 \cdot 10^{4} \cdot 2,25 \cdot 10^{-4} \cdot 0,035 = 0,4725 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}

c) ¿Cómo afectará a la velocidad de reacción un aumento de la presión, si se mantiene constante la temperatura? Justifique la respuesta.

Para una mezcla gaseosa, la presión y la concentración de los componentes están directamente relacionadas a través de la ecuación de los gases ideales $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$ . Despejando la concentración molar $C = \frac{n}{V}$ :

[X] = \frac{P_X}{R \cdot T}

Si se aumenta la presión total del sistema a temperatura constante, el volumen disminuye, lo que provoca un aumento en las concentraciones molares de los reactivos gaseosos, $\ce{NO}$ y $\ce{H2}$ . Dado que la velocidad de reacción es proporcional al producto de estas concentraciones elevadas a sus respectivos órdenes, un aumento de la presión se traduce en un incremento de la velocidad de reacción.