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T4: Cinética química
Ecuación de velocidad y factores que afectan
Problema
2024 · Ordinaria · Suplente
B2
Examen

La reacción en fase gaseosa: 2 A+B→3 C\ce{2A + B -> 3C} es de orden dos respecto de A y de orden uno respecto de B.

a) Escriba la ecuación de velocidad en función de las concentraciones de A y B e indique el orden total de la reacción.b) Indique las unidades de la velocidad de reacción y de la constante cinética para esta reacción.c) Razone cómo afectará a la velocidad de reacción un aumento de la temperatura a volumen constante.
Cinética químicaVelocidad de reacciónOrden de reacción
a) La ecuación de velocidad para la reacción 2 A+B→3 C\ce{2A + B -> 3C} es v=k[A]2[B]1v = k[A]^2[B]^1. El orden de la reacción respecto a A es dos y respecto a B es uno. El orden total de la reacción es la suma de los órdenes parciales, por lo tanto, el orden total es 2+1=32 + 1 = 3.b) Las unidades de la velocidad de reacción (vv) son mol⋅L−1⋅s−1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1} (o M⋅s−1\text{M} \cdot \text{s}^{-1}). Para determinar las unidades de la constante cinética kk, se utiliza la ecuación de velocidad v=k[A]2[B]v = k[A]^2[B]. Despejando kk: k=racv[A]2[B]k = rac{v}{[A]^2[B]}. Sustituyendo las unidades: k=racmol⋅L−1⋅s−1(mol⋅L−1)2⋅(mol⋅L−1)=racmol⋅L−1⋅s−1mol3⋅L−3k = rac{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{(\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})^2 \cdot (\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})} = rac{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{\text{mol}^3 \cdot \text{L}^{-3}}. Simplificando las unidades se obtiene: k=mol1−3⋅L−1−(−3)⋅s−1=mol−2⋅L2⋅s−1k = \text{mol}^{1-3} \cdot \text{L}^{-1-(-3)} \cdot \text{s}^{-1} = \text{mol}^{-2} \cdot \text{L}^2 \cdot \text{s}^{-1}.c) Un aumento de la temperatura a volumen constante incrementa la energía cinética promedio de las moléculas de los reactivos. Esto provoca un incremento en la frecuencia de las colisiones moleculares y, lo que es más importante, un aumento significativo en la fracción de moléculas que poseen una energía igual o superior a la energía de activación (EaE_a) necesaria para que las colisiones sean efectivas. Como resultado, la constante de velocidad kk aumenta exponencialmente con la temperatura (según la ecuación de Arrhenius), lo que conlleva a un incremento global de la velocidad de reacción.