cinetica solucionario final 2
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PROBLEMAS DE QUIMICA I
Bilma Yupanqui P.
Una cierta reacción es de primer orden. Sabiendo que luego de 540 s
queda el 32,5% del reactivo ¿Qué tiempo se necesita para que se descomponga el 25 % del reactivo?
• Como es una reacción de primer orden:
• Cuando t = 540s, queda el 32,5% ( del inicial)
• Despejando : K = 2,08x10-3s-
• t =?, si se descompone el25% queda el 75%
•
• Despejando: t =138.3s
Ln
=
ln (CA₀/CA) = Kt
ln (CA₀/0,325CA ₀) = K(540s)
ln (Ca₀/0,75Ca₀) = 2,08x10 -3 s- (t)
• Se ha medido la velocidad en la reacción: A + 2B C a 25 ºC, para lo que se han diseñado cuatro experimentos, obteniéndose como resultados la siguiente tabla de valores:
Sabemos: Velocidad = K • 5,5 x10-6 = K(0,1)α (0,1)β ………….(1)
• 2,2 x10-5 = K(0,2)α (0,1)β ………….(2)
• 1,65 x10-5= K(0,1)α (0,3)β ………….(3)
• 3,3 x10-5= K(0,1)α (0,6)β ………….(4)
Dividiendo: 1/2
5,5 x10-6 K(0,1)α (0,1)β
2,2 x10-5 K(0,2)α (0,1)β
simplificando: 0,25 = (0,5)α
Despejando α = 2
Experimento. [A0] (mol·l–1) [B0] (mol·l–1) V(mol·l–1·s–1)
1 0,1 0,1 5,5 · 10-6
2 0,2 0,1 2,2 · 10-5
3 0,1 0,3 1,65 · 10-5
4 0,1 0,6 3,3 · 10-5
=
Dividiendo 1/3 5,5 x10-6 K(0,1)α (0,1)β
1,65 x10-5 K(0,1)α (0,3)β
0,33 = 0,33 β Despejando β = 1 Reemplazando β y α en 1: 5,5 x10-6 = K(0,1)2 (0,1)1
Despejando: K = 5,5x10-3
a) Orden de : A= 2, B = 1 b) K = 5,5 x10-3
c) Vel = 5,5x10-3(5,02x10 -2 ) 2 (5,02x 10 – 2 )
Vel = 6,95x 10- 7
a) Determina los órdenes de reacción
parciales y total b) La constante de velocidad c) La velocidad cuando las
concentraciones de A y B sean ambas 5,0 · 10–2 M.
=
Se requieren de 47 minutos para que la concentración de una sustancia A disminuya desde 0.75 M hasta 0.25 M. ¿Cual es la constante especifica de velocidad si la reacción de descomposición de A es de primer orden?
• Reacción de primer orden:
La concentración inicial es 0,75M
La concentración final es 0,25M, reemplazando en la ecuación:
Despejando: 2,33x 10-2 min-1.
Ln (Ca₀/Ca) = Kt
Ln (0,75M/0,25M) = K(47min)
A 25°C,la descomposición del pentaóxido de dinitrógeno en dióxido de nitrógeno y oxígeno proporcionó los siguientes datos: Determine la concentración cuando t =950min
t(min) 0 400 600 800
[N2O5] (moles/l) 15,0 6,2 4,0 2,5
Cuando no se conoce el orden, se asume un orden: Considerando que es de primer orden: Como la constante K presenta valores similares, se concluye que la reacción es de primer orden. ln (15/CA) = 2,2x10-3 (950min) CA = 1,86moles/L
Ln (Ca₀/Ca) = Kt Ln (15/6,2) = K(400min) K = 2,2x10-3
Ln (15/4,0) = K(600min) K = 2,2x10-3
Ln (15/2,5) = K(800min) K = 2,2x10-3
A 310° C y presión inicial de 784.3 torr, se descompone una muestra de arsenamina según la reacción de primer orden AsH3 (g) As(s) + 3/2 H2 (g). Sabiendo que a las tres horas la presión alcanza el valor de 878.5 torr, calcular: a) la constante k de velocidad ; b) t1/2
• Sabemos que • Como PV = RTn, P/RT = n/V = C CA₀ = PA₀ /RT , CA = PA /RT Reemplazando en Ecuación
de primer orden:
Datos: PA₀ = 784,3torr , PT = 878,5 torr, nos falta conocer la PA ?
• AsH3 (g) As(s) + 3/2 H2 (g)
• P inicial 784,3 ---
• P cambio - x 3/2 x
• P final 784,3 – x 3/2x
• PT = 878,5 torr = 784,3 – x + 3/2x
• x = 188,4
ln (Ca₀/Ca) = Kt
ln (PA₀ /RT / PA RT ) = Kt
ln (PA₀ / PA ) = Kt
PAsH3 = PA = 784,3 – 188,4 = 595,9 Reemplazando en ln (PA₀ / PA ) = Kt ln (784,3 / 595,9 ) = K(3hr) K = 0,0915 hr – b) t 1/2 = ln 2/k = 0,693/ 0,0915 hr –
t 1/2 = 7,57 hrs.
La vida media para la descomposición radiactiva de primer orden del 14C es 5730 años. En una muestra arqueológica se encuentra madera que posee tan sólo el 72% del 14C que tienen los árboles vivos. ¿Cuál es la edad de la
muestra?
• Reacción de primer orden:
• t 1/2 = ln 2/k K = ln2/ t ½ = 0,693/5730años
K = 1,209 x 10-4 años-1
Sabemos: ln (CA₀ /CA ) = Kt ln (CA₀ / 0,72 CA₀) = 1,209 x 10-4 años-1 t
Despejando: t = 2717,15 años
a) De la gráfica : t ½ = 9,9min = 10 min.
b)K = ln2/ t ½ K = 0,693/10 min = 0,0693min-
c)Velocidad=K[A]
Velocidad =0,0693(1/min)(0,4x10-2 mol/L)
Velocidad = 2,772x10- 4 mol/L min
De la gráfica la CA₀ = 0,8 x10-2 M
el t ½ es cuando la concentración final es la mitad
de la concentración inicial CA = 0,4 x10-2 M
a) Calcular el t ½ b) Calcular el Valor de K c) Calcular el valor de la
velocidad en el t ½
En presencia de CCl4 , el N2O5 se disocia en oxígeno y dióxido de nitrógeno. Si la cinética de este proceso es de orden uno y su constante de velocidad, a 30 ºC, es 1,23 x 10-5: a) ¿Cuáles son las unidades de k? b) ¿Cuál será el valor de la velocidad a 30 ºC si la concentración inicial de reactivo es 0,5 M? c) Si la reacción fuese a 50 ºC, ¿aumentaría la velocidad de reacción? d) Si la concentración inicial del reactivo fuese 0,001 M, ¿cuál sería la velocidad del proceso?
a) Velocidad = K CA
M/s = K (M) K = 1/s
b) Velocidad = 1,23x10-5(1/s) (0,5M)
Velocidad = 6,25 x10-5 (M/s)
c) Si cuando se incrementa la T, la velocidad de reacción aumenta.
d) Velocidad = 1,23x10-5(1/s) (0,001M)=1,23x10-8 M/s
• La velocidad de reacción del proceso A + B C, sigue la ecuación:
V = K[A]2[B]
A partir de estos datos responde a las siguientes cuestiones:
a) Indica el orden parcial de cada reactivo y el orden total de la reacción.
Es una reacción de Segundo Orden para A y de primer Orden para B.
el orden Total es 3.
b) Si aumentamos la temperatura del sistema, ¿afectaría a esta reacción?
Si aumentamos la temperatura, la Velocidad de reacción sería mayor porque las moléculas se encuentran energetizadas (>EK )
c) Si duplicamos la concentración inicial de A, ¿cómo variará la velocidad del proceso? ¿Y si triplicamos la concentración inicial de B?
Sabemos que la velocidad del proceso es: V = K[A]2[B]
Si duplicamos la concentración de A: V = K[2A]2[B]= 4 K[A]2[B]
La velocidad se cuadruplica.
Si triplicamos la concentración de B: V = K[A]2[3B]= 3K[A]2[B]
La velocidad se triplica.
• En un recipiente de 5L que contiene inicialmente 0,4 moles de A, según la reacción:
• 2A B + 2C, al cabo de 200 s quedan 0,2 moles de A.
• Calcular la velocidad media de la reacción en ese periodo de tiempo.
VeloMedia: - ½(ΔCA/Δt) = -1/2(0.2/5 -0,4/5)/200 = 0.0001M/s
• Determinar la concentración de B y C.
- ½(ΔCA/Δt) = (ΔCB/Δt) 0,0001M/s = ΔCB/200s
ΔCB = 0,02M = CB - CB₀ como CB₀ = 0, CB = 0,02M
De la ecuaciòn B + 2C, la C C = 0,04M