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T4: Cinética química
Velocidad de reacción y orden de reacción
Problema
2024 · Ordinaria · Reserva
B6
Examen

La reacción A+B→C\ce{A + B -> C} es de orden cero con respecto a A, orden 2 con respecto a B y su constante de velocidad vale 0,027 mol−1⋅L⋅s−10,027 \text{ mol}^{-1} \cdot \text{L} \cdot \text{s}^{-1}. Responda a las siguientes preguntas, justificando la respuesta:

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción?b) ¿Cuál es la velocidad si las concentraciones iniciales de A y de B son 0,48 M0,48 \text{ M} y 0,35 M0,35 \text{ M}, respectivamente?c) ¿Cómo se modifica la velocidad si la concentración inicial de A se reduce a la mitad?
orden de reacciónvelocidad de reacción
a) El orden total de la reacción se define como la suma de los órdenes parciales (exponentes de las concentraciones en la ley de velocidad) de todos los reactivos. Dado que el orden respecto a A\ce{A} es 0 y respecto a B\ce{B} es 2, la ley de velocidad se expresa como v=k[A]0[B]2=k[B]2v = k[\ce{A}]^0[\ce{B}]^2 = k[\ce{B}]^2.
n=0+2=2n = 0 + 2 = 2
b) Para calcular la velocidad de la reacción con las condiciones dadas, sustituimos la constante de velocidad k=0,027 mol−1⋅L⋅s−1k = 0,027 \text{ mol}^{-1} \cdot \text{L} \cdot \text{s}^{-1} y la concentración de B\ce{B} en la ley de velocidad. La concentración de A\ce{A} no afecta al cálculo por ser de orden cero.
v=0,027 mol−1⋅L⋅s−1⋅(0,35 mol⋅L−1)2v = 0,027 \text{ mol}^{-1} \cdot \text{L} \cdot \text{s}^{-1} \cdot (0,35 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1})^2
v=0,027⋅0,1225=3,31⋅10−3 mol⋅L−1⋅s−1v = 0,027 \cdot 0,1225 = 3,31 \cdot 10^{-3} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}
c) Al ser la reacción de orden cero con respecto al reactivo A\ce{A}, la velocidad es independiente de su concentración. Esto implica que cualquier cambio en [A][\ce{A}], como reducirla a la mitad, no producirá ninguna modificación en la velocidad de la reacción, que permanecerá constante siempre que [B][\ce{B}] y la temperatura no varíen.