Para la resolución de algunos ejercicios, se adjunta una parte de la Tabla

Periódica de los Elementos.

1

H 1,0

Número atómico

Masa atómica

2

He 4,0

3

Li 6,9

4

Be 9,0

5

B 10,8

6

C 12,0

7

N 14,0

8

O 16,0

9

F 19,0

10

Ne 20,2

11

Na 23,0

12

Mg 24,3

13

Al 27,0

14

Si 28,1

15

P 31,0

16

S 32,0

17

Cl 35,5

18

Ar 39,9

19

K 39,1

20

Ca 40,0

2013

QUÍMICA MENCIÓN QM-18

MÓDULO DE APRENDIZAJE CINÉTICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO

2

CINÉTICA QUÍMICA

1. Respecto de la siguiente gráfica para la reacción x + y w + z analice

y justifique la veracidad de las afirmaciones siguientes

a) la reacción no requiere energía de activación.

b) la letra C en la gráfica indica la energía de activación de la reacción inversa catalizada.

c) la reacción catalizada tiene menor energía de activación que la no-catalizada.

d) la reacción descrita sin catalizador puede acelerarse aumentando la temperatura.

e) el aumento en la concentración de W hace más lenta la reacción directa.

f) en la gráfica, a indica la energía de la reacción.

g) la expresión de velocidad para la reacción directa debe ser V=k·[X]n·[Y]m

h) en la gráfica f indica la energía de activación de la reacción directa catalizada.

Transcurso de la reacción

Entalpía

X + Y e

d

c

b

a

f

W + Z

3

2. COMPLETAR

1. La cinética estudia la........................... de las reacciones químicas.

2. Para lograr que dos reactantes se transformen en producto es necesario que las colisiones

sean...........................

3. Cuando el choque entre las moléculas es efectivo, se forma una especie intermedia

llamada............................

4. La definición de energía de activación es.......................................................................

...............................................................................................................................

5. Los gráficos que mejor representan una reacción endergónica y exergónica son respectivamente:

6. Al aumentar la temperatura de una reacción química, la velocidad..........................., ya

que, aumenta el número de ............................

7. La función de los catalizadores es................ la velocidad de una reacción. Esto lo logra al

......................... la energía de activación de la reacción.

8. La presión influye sobre los sistemas........................... pero no sobre los

sistemas................ y........................., mientras mayor es la presión..................... es la

velocidad de reacción.

recorrido de la reacción

H

Reacción Exergónica

recorrido de la reacción

H

Reacción Endergónica

4

3. RESUELVA

1. Escriba la ley de acción de las masas para la siguiente reacción donde el orden de

velocidad total es 5 y el orden parcial para A es 3

a A + b B c C + d D

2. Para la reacción A + B C + D, la energía de activación es de 90 kcal/mol. Para la

reacción inversa, la energía de activación es 43 Kcal/mol. Razone si la reacción es

exotérmica o endotérmica.

3. La reacción C + B J + R, presenta los siguientes datos estadísticos

Experimento [C] mol/L [B] mol/L Velocidad M/s

1 0,007 0,013 3,4·10-2

2 0,007 0,026 3,4·10-2

3 0,014 0,026 0,136

Escriba la ley de velocidad para esta reacción.

4. La reacción X + Y Z + W, ocurre a 25ºC y presentó los siguientes resultados

cinéticos experimentales

Experimento [X] mol/L [Y] mol/L Velocidad M/s

1 0,02 0,010 5·10-2

2 0,02 0,020 5·10-2

3 0,04 0,020 0,10

4 0,04 0,010 x

Calcular la velocidad en el experimento 4.

5

EQUILIBRIO QUÍMICO

1. Exprese la constante de equilibrio para las siguientes ecuaciones

a) Mg (OH)2(s) + H2O Mg+2(ac) + 2 OH-

(ac) K=

b) 2 CrO4-2

(ac) + 2 H+(ac) Cr2O7

-2(ac) + H2O K=

c) SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g) K=

d) H2(g) + ½ S(s) H2S(g) K=

e) CO(g) + Cl2(g) Cl2CO(g) K=

f) CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g) K=

g) H2(g) + I2(g) 2HI(g) K=

h) PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) K=

6

2. Responda y fundamente

1. Se tienen soluciones 1 M de los siguientes ácidos:

HF K = 6,75·10-4

HCN K= 4,8·10-10

HClO K = 2,95·10-8

a) ¿Cuál de ellos se disocia generando mayor cantidad de iones H+?

b) ¿Cuál menor?

2. ¿Cuál de las siguientes sales es más soluble?, explique

AgIO3 K = 3·10-8

AgBrO3 K = 5,2·10-5

AgSCN K = 1·10-12

3. Se tiene la siguiente reacción

MgF2(s) 92H O +2 -1

(ac) (ac)+ 2F K = 6,6 10Mg

Se agrega un catalizador, ¿qué ocurre con el equilibrio?

4. Si se aumenta la presión en la siguiente reacción:

2 NOCl(g) g 2 g2 NO + Cl

¿Qué ocurre con el equilibrio?

5. En un volumen de 2 litros reacciona el monóxido de carbono con oxígeno. En el equilibrio

hay 3,1 gramos de CO2, 2,5 gramos de CO y 0,65 gramos de O2, calcule el valor de la

constante de equilibrio Kc

2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)

7

6. En un reactor de 10 litros de capacidad ocurre la descomposición térmica del HI(g) a 873 K.

Al comienzo de la reacción se introduce en el matraz 0,025 moles de HI(g), ocurriendo la

descomposición de acuerdo con

HI(g) H2(g) + I2(g)

Si Kc a esa temperatura es 5,0·10-3, ¿cuál será la concentración de HI en el equilibrio?

7. En el equilibrio las concentraciones de las especies en la reacción

COCl2 CO + Cl2

Son: [CO]= 0,30M [COCl2]= 2,1M [Cl2]= 0,0012M

Determine el valor de la constante de equilibrio para la reacción.

Calcule Kp a 50ºC.

8. De acuerdo con la siguiente reacción reversible 2 SO2(g) + O2(g) 2SO3(g), la

constante de equilibrio a 80ºC tiene valor 3,5·10-1 cuando el valor de concentración de

[SO2] es 0,15 M y el de [O2] es 0,012 M, calcule la concentración de SO3 en el equilibrio.

9. El SO3 se descompone a altas temperaturas generando SO2 y O2 de acuerdo con

SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g)

Cuando la reacción alcanza el equilibrio la presión parcial de SO2 es 0,50 atm y la de O2 es

0,30 atm, mientras que la de SO3(g) es 0,20 atm. Con estos datos calcule el valor Kp a la

temperatura donde ocurre la descomposición.

10. Considerando las siguientes concentraciones de las especies en el equilibrio, calcule el valor

de la constante respectiva

NH4

+ + H2O NH3 + H3O+

[NH4+] = 0,004 M

[H3O+] = 0,03 M

[NH3] = 0,16 M

8

TEST DE EVALUACIÓN MODULO 18 Las preguntas 1, 2 y 3 están referidas a la reacción (catalizada): X + Y W + Z y la

gráfica de Entalpía v/s Coordenada de reacción

1. De la gráfica se infiere correctamente que

I) la reacción que se ilustra es endotérmica.

II) la entalpía de los productos es mayor que la de los reactantes.

III) a en la gráfica indica la variación de entalpía para la reacción.

A) Sólo I.

B) Sólo II.

C) Sólo III.

D) Sólo II y III.

E) I, II y III.

2. En la gráfica f corresponde a la energía

A) de los productos.

B) de los reactantes.

C) neta de la reacción.

D) del complejo activado.

E) de activación de la reacción.

3. La energía de activación para la reacción catalizada en la gráfica queda representada por la

letra

A) b

B) c

C) d

D) e

E) f

coordenada de reacción

entalpía

X + Y e

d

c

b

a

f

W + Z

9

4. Estudiando la cinética para una reacción química cuyos reactivos son A y B, se obtuvieron los

siguientes datos

[A] mol/L [B] mol/L Velocidad M/s

Experimento nº1 0,01 0,01 1·10-3

Experimento nº2 0,02 0,01 2·10-3

Experimento nº3 0,02 0,02 4·10-3

Con los datos para la reacción en estudio, se concluye que la ley de velocidad debe ser

A) V = k·[A]·[B]-1

B) V = k·[A]-1·[B]

C) V = k·[A]-1·[B]-1

D) V = k·[A]·[B]

E) V = k·[A]2·[B]2

5. En la siguiente reacción

X + Y W + R

La expresión de velocidad para un reactivo es

A) V = [X] / Δt

B) V = [Y] / Δt

C) V = -[X] / Δt

D) V = -[W] / Δt

E) V = [R] / Δt

6. Respecto de las siguientes gráficas, se infiere que

X Y

A) La gráfica X corresponde a una reacción endotérmica.

B) La gráfica Y corresponde a una reacción catalizada.

C) En la gráfica X, reactivos y productos tienen igual valor de entalpía.

D) En la gráfica Y, se cumple que ΔHreacción es mayor que cero.

E) Ambas gráficas ilustran reacciones que ocurren sin energía de activación.

10

7. Los datos para una serie de experimentos sobre la siguiente reacción son

2 XY + Z2 2 XYZ

Experimento [XY] mol/L [Z2] mol/L Velocidad M/s

1 0,2 0,2 6

2 0,2 0,4 12

3 0,4 0,4 48

De acuerdo con lo anterior, el valor para la constante de velocidad (k) es

A) k = 200

B) k = 350

C) k = 450

D) k = 600

E) k = 750

8. Para un sistema reactivo formado sólo por gases ¿cuál de las variaciones siguientes aumentan

el número de colisiones efectivas?

A) incremento en la presión del sistema.

B) cambio en la cantidad de producto obtenido.

C) aumento en la energía de activación de la reacción.

D) variación en la concentración del catalizador usado.

E) aumento de volumen del recipiente que contiene la reacción.

9. Una reacción química exotérmica

A) siempre será más lenta que una endotérmica.

B) ocurre más rápido que una endotérmica.

C) siempre transfiere energía al entorno.

D) ocurre sin presencia de catalizadores.

E) no requiere de energía de activación.

10. En la siguiente reacción elemental

2 A(g) + B(g) C(g)

Los órdenes de la reacción para A y B, son respectivamente:

A) 2 y 0

B) 2 y 1

C) 1 y 1

D) 2 y 2

E) 1 y 2

11

11. ¿Qué reacciones químicas siempre alcanzan el estado de equilibrio químico?

A) Heterogéneas

B) Reversibles

C) Isotérmicas

D) Irreversibles

E) Homogéneas

12. La siguiente reacción (en fase gaseosa) se encuentra en estado de equilibrio químico. ¿Cuál

será la expresión correcta para Kc?

SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g)

A) K = 2 2

3

[O ] · [SO ]

[SO ]

B) K = 3

2 2

[SO ]

[SO ] · [O ]

C) K = 1/2

2 2

3

[O ] · [SO ]

[SO ]

D) K = 1/22 2[O ] · [SO ]

E) K = 3

2

[SO ]

[SO ]

13. Las siguientes reacciones químicas se encuentran en equilibrio dentro de un sistema cerrado.

Si aumenta la presión en el sistema, ¿cuál equilibrio se desplazaría en favor de los productos?

A) Zn(s) + CO2(g) ZnO(s) + CO(g)

B) 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)

C) N2O4(g) 2 NO2(g)

D) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

E) 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

14. ¿Cuál(es) de las siguientes variaciones NO afecta(n) a un sistema reactivo en equilibrio

químico?

I) cambio en la concentración de un reactivo.

II) variación de la temperatura del sistema en reacción.

III) adición de un catalizador específico en la reacción.

A) Sólo II.

B) Sólo III.

C) Sólo I y II.

D) Sólo II y III.

E) I, II y III.

12

15. La descomposición del cloruro de sulfurilo SO2Cl2 ocurre de la siguiente forma

SO2Cl2 (g) SO2(g) + Cl2(g)

Cuando la reacción alcanza el estado de equilibrio, las concentraciones son:

[SO2Cl2 ]= 10-2M [SO2] = [Cl2] = 10-1M

Por lo tanto, el valor para Kc será

A) 1,0

B) 0,1

C) 0,01

D) 0,001

E) 0,0001

16. La siguiente reacción endotérmica se encuentra en equilibrio

O2(g) 2 O(g)

Si la temperatura del sistema aumenta, entonces

I) el sistema sale del estado de equilibrio químico.

II) se modifica el valor de la constante de equilibrio.

III) el equilibrio se desplaza en favor de los productos.

De las anteriores es (son) correcta(s)

A) sólo I.

B) sólo II.

C) sólo I y II.

D) sólo II y III.

E) I, II y III.

17. La correcta expresión para la constante de equilibrio en la siguiente reacción de transferencia

electrónica debe ser

)(

2

)( sac FeCu 2

)()( acs FeCu

A) K = [Fe+2] · [Cu+2]

B) K = +2

+2

[Fe ]

[Cu ]

C) K = [Fe] · [Cu]

D) K = 2 2[Fe ] ·

1

[Cu ]

E) K = 2 2[Fe ] ·

2

[Cu ]

13

18. Si la expresión de Kc para una reacción es

KC = 2

2

[Cl CO]

[CO] · [Cl ]

Entonces la reacción reversible correspondiente debe ser

A) Cl2CO CO + Cl2

B) CO + Cl2CO Cl2

C) Cl2CO + Cl2 CO

D) 2 Cl2 + 2 CO ½ Cl2CO

E) CO + Cl2 Cl2CO

19. Cuando una reacción del tipo

A(g) B(g)

Se encuentra en equilibrio químico y el valor para Kc es 1, entonces debe cumplirse

necesariamente que

A) [A] = [B]

B) [A] / [B] es menor que 1

C) [B] / [A] es mayor que 1

D) [A] y [B] son iguales a 1M

E) sólo [B] es superior a 1M

20. Para la siguiente reacción en equilibrio químico

Fe+3 + SCN- FeSCN+2

Se cumple que [Fe+3]=0,2M y [SCN-]=0,2M, mientras que Kc=5, por lo tanto, el valor para

FeSCN+2 es

A) 0,1

B) 0,2

C) 0,3

D) 0,4

E) 0,6

14

21. Considere la siguiente gráfica para un cambio químico

+

Del análisis se puede afirmar correctamente que

I) la reacción ocurre con absorción de energía.

II) reactivos y productos tienen distinto valor de energía.

III) la reacción es reversible y ocurre en 2 etapas.

A) Sólo I.

B) Sólo II.

C) Sólo III.

D) Sólo I y II.

E) Sólo I y III.

22. Al evaluar la veracidad de las siguientes afirmaciones con una V (si son verdaderas) o una F

(si son falsas), la opción correcta tendrá que ser

1. La temperatura es una variable termodinámica que acelera la velocidad de una reacción.

2. Las reacciones exotérmicas no requieren energía de activación.

3. La adición de un catalizador disminuye la energía de activación de un proceso químico.

4. Si una reacción ocurre en 2 etapas, la velocidad final del proceso depende de la semietapa

más lenta.

1 2 3 4

A) V V F F

B) F V V F

C) F F F V

D) V F V V

E) V V F V

15

23. En la siguiente reacción:

A2(g) + B2(g) 2 AB(g)

Se cumple lo siguiente:

La velocidad con la que se forma el producto no depende de la concentración de B2

Si la concentración de A2 se triplica, la velocidad de la reacción también se triplica

Con lo anterior se deduce que la expresión de la ley de velocidad para la reacción debe ser

A) V = k·[B2]2

B) V = k·[A2]

C) V = k·[A2]2·[B2]

D) V = k·[A2]·[B2]2

E) V = k·[A2]·[B2]

24. Los catalizadores son sustancias que, adicionados a un sistema reactivo, pueden

I) acelerar la velocidad de una reacción química.

II) modificar el valor de ΔG de una reacción.

III) cambiar el valor de la constante de equilibrio.

De las anteriores proposiciones es (son) correcta(s)

A) sólo I.

B) sólo II.

C) sólo I y II.

D) sólo I y III.

E) sólo II y III.

25. Considerando el concepto de cinética química, es correcto afirmar que una reacción

I) se puede acelerar adicionando catalizadores específicos.

II) a veces no cambia su velocidad con el aumento en la concentración de un

reactivo.

III) siempre modifica su velocidad con el aumento en la presión del sistema.

A) Sólo I.

B) Sólo III.

C) Sólo I y II.

D) Sólo I y III.

E) I, II y III.

DMTR-QM18

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