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T4: Cinética química
Velocidad de reacción
Teoría
2025 · Ordinaria · Titular
2B
Examen

La reacción química 2 A+B→C\ce{2A + B -> C} tiene como ecuación de velocidad v=k⋅[A]2⋅[B]v = k \cdot [A]^2 \cdot [B]. Responda razonadamente:

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción?b) Determine las unidades de la constante de velocidad.c) ¿Se puede considerar que, durante el transcurso de la reacción química, la velocidad de la reacción permanece constante?d) ¿La velocidad de desaparición de BB es igual que la velocidad de aparición de CC?
Ecuación de velocidadOrden de reacción
a) El orden total de la reacción se calcula sumando los exponentes a los que están elevadas las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad. La ecuación de velocidad es v=k⋅[A]2⋅[B]1v = k \cdot [A]^2 \cdot [B]^1. El orden respecto a A es 2, y el orden respecto a B es 1. Por lo tanto, el orden total de la reacción es 2+1=32 + 1 = 3.b) Para determinar las unidades de la constante de velocidad (kk), se despeja kk de la ecuación de velocidad v=k⋅[A]2⋅[B]v = k \cdot [A]^2 \cdot [B]: k=v[A]2⋅[B]k = \frac{v}{[A]^2 \cdot [B]}. Las unidades de la velocidad (vv) son mol⋅L−1⋅s−1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}, y las unidades de concentración son mol⋅L−1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}. Sustituyendo estas unidades en la expresión de kk:
k=mol⋅L−1⋅s−1(mol⋅L−1)2⋅(mol⋅L−1)=mol⋅L−1⋅s−1mol3⋅L−3=mol−2⋅L2⋅s−1k = \frac{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{(\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})^2 \cdot (\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})} = \frac{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{\text{mol}^3 \cdot \text{L}^{-3}} = \text{mol}^{-2} \cdot \text{L}^2 \cdot \text{s}^{-1}
c) La velocidad de la reacción no permanece constante durante el transcurso de la reacción química. La ecuación de velocidad es v=k⋅[A]2⋅[B]v = k \cdot [A]^2 \cdot [B]. A medida que la reacción avanza, los reactivos A y B se consumen, lo que significa que sus concentraciones [A][A] y [B][B] disminuyen. Dado que la velocidad es directamente proporcional a las concentraciones de los reactivos (elevadas a sus respectivos órdenes de reacción), una disminución en [A][A] y [B][B] provocará una disminución en la velocidad de la reacción.d) No, la velocidad de desaparición de B no es igual que la velocidad de aparición de C. Para una reacción estequiométrica 2 A+B→C\ce{2A + B -> C}, las velocidades de desaparición de los reactivos y aparición de los productos están relacionadas por los coeficientes estequiométricos de la siguiente manera:
−12d[A]dt=−d[B]dt=d[C]dt-\frac{1}{2}\frac{d[A]}{dt} = -\frac{d[B]}{dt} = \frac{d[C]}{dt}

De esta relación se obtiene que la velocidad de desaparición de B es −d[B]dt-\frac{d[B]}{dt} y la velocidad de aparición de C es d[C]dt\frac{d[C]}{dt}. Por lo tanto, se cumple que −d[B]dt=d[C]dt-\frac{d[B]}{dt} = \frac{d[C]}{dt}, lo que significa que la velocidad de desaparición de B es igual a la velocidad de aparición de C. Esta afirmación es, por tanto, Verdadero.