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T4: Cinética química
Velocidad de reacción
Problema
2019 · Ordinaria · Reserva
3A
Examen

3.- La reacción elemental A+B→C\ce{A + B -> C} es de orden 1 para cada reactivo.

a) Escriba la ecuación de velocidad correspondiente a dicha reacción.b) A una determinada temperatura la velocidad inicial es de 6,8 mol⋅L−1⋅s−16,8 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1} y las concentraciones de A y B son 0,17 mol⋅L−10,17 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}, calcule la constante de velocidad indicando sus unidades.c) Justifique qué le ocurriría a la velocidad de la reacción si se adiciona un catalizador.
Ecuación de velocidadCinética
a) La reacción es elemental y de orden 1 para cada reactivo. La ecuación de velocidad es:
v=k[A][B]v = k \left[ \ce{A} \right] \left[ \ce{B} \right]
b) Para calcular la constante de velocidad kk, se utiliza la ecuación de velocidad obtenida en el apartado a) y los datos proporcionados:
v=6,8 mol⋅L−1⋅s−1v = 6,8 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}
[A]=0,17 mol⋅L−1\left[ \ce{A} \right] = 0,17 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}
[B]=0,17 mol⋅L−1\left[ \ce{B} \right] = 0,17 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}

Despejando kk de la ecuación de velocidad:

k=v[A][B]k = \frac{v}{\left[ \ce{A} \right] \left[ \ce{B} \right]}
k=6,8 mol⋅L−1⋅s−1(0,17 mol⋅L−1)(0,17 mol⋅L−1)k = \frac{6,8 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{(0,17 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}) (0,17 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1})}
k=6,8 mol⋅L−1⋅s−10,0289 mol2⋅L−2k = \frac{6,8 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{0,0289 \text{ mol}^2 \cdot \text{L}^{-2}}
k=235,29 L⋅mol−1⋅s−1k = 235,29 \text{ L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}

Las unidades de la constante de velocidad kk son L⋅mol−1⋅s−1\text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}.

c) La adición de un catalizador a una reacción química aumenta la velocidad de la reacción. Un catalizador actúa proporcionando un mecanismo o ruta de reacción alternativa con una energía de activación (EaE_a) menor. Al disminuir la energía de activación, una mayor fracción de las moléculas reaccionantes tiene suficiente energía para superar la barrera y formar productos, lo que se traduce en un aumento de la velocidad de reacción. Un catalizador no se consume en la reacción y no afecta la posición del equilibrio químico ni el cambio de energía libre de Gibbs (ΔG\Delta G) global de la reacción, solo el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio.