UNIVERSIDAD NACIONAL AUTO NOMA DE ME XICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

INGENIERÍA QUÍMICA

Cinética química y catálisis Profesor: Adolfo Eduardo Obaya Valdivia

Problemas del día 20 de Agosto del 2013 Autor: Gustavo Venegas Velázquez

1. Los datos siguientes fueron obtenidos para la hidrólisis de un azúcar en disolución acuosa a 27oC.

Tiempo (min) 0 60 130 180

Concentración de azúcar (mol/dm-3) 1.000 0.807 0.630 0.531

Demuestra que la reacción es de primer orden y calcula la constante de rapidez de hidrólisis.

Parámetros: ao = Concentración a tiempo 0 = 1.000, [A] = Concentración a distintos tiempos

Fórmula:

[ ]

K1 = (

)

= 3.5738 X 10-3 , K2 =

(

)

3.5540 X 10-3 , K3 =

(

)

= 3.5166 X 10-3

Kprom = 3.5540 X 10-3 + 3.5166 X 10-3 ) = 3.5481 X 10-3

3

2. Los datos siguientes se refieren a la descomposición de del cloruro de diazobenceno en la forma:

C6H5N2Cl → C6H5N2Cl + N2

En una disolución de concentración inicial de 10g dm-3, a 50 OC.

Tiempo (min)

6 9 12 14 18 22 24 26 30 ∞

N2 desprendido (cm3)

19.3 26.0 32.6 36.0 41.3 45.0 46.5 48.4 50.4 58.3

Determina el orden de reacción, la constante de rapidez y el tiempo de vida media.

ao = N2 ∞ - N2 a tiempo dado., [A]=N2 a tiempo ∞

N2 desprendido (cm3)

39 32.3 25.7 22.3 17 13.3 11.8 9.9 7.9

Fórmula:

[ ]

K1 = (

)

= 0.0670 min-1 , K2=

(

)

=0.0656 mn-1, K3=

(

)

= 0.0685 min-1, K4 =

(

)

=0.0686 min-1,

K5 = (

)

=0.0684 min-1, K6 =

(

)

=0.0671 min-1, K7=

(

)

= 0.0665 min-1, K8 =

(

)

= 0.0681 min-1,

K9 = (

)

= 0.0666 min-1

ORDEN 1, Kprom= 0.067377 min-1 T1/2= )

= 10.287593 minutos

La cinética de la alcoholisis del cloruro de cinamilo fue estudiada espectroscópicamente, y así se obtuvieron los

siguientes valores de las absorbancias en función del tiempo.

Absorbancia 0.378 0.339 0.295 0.246 0.204 0.178 0.148 0.107 0.006

t (min) 0 20 40 70 100 120 150 200 ∞

Encuentra la constante de rapidez para esta reacción.

ao = Absorbancia a t=0,

Fórmula:

[ ]

K1 = (

)

=5.4447 X 10-3 min -1, K2=

(

)

=6.1979 X 10-3 min -1, K3=

(

)

= 6.1366 X 10-3 min -1

K4 = (

)

= 6.1677 X 10-3 min -1 K5 =

(

)

=6.2759 X 10-3 min -1, K6=

(

)

= 6.2512 X 10-3 min -1

K7= (

)

= 6.3103 X 10-3 min -1

Kpromedio= 6.1120 X 10-3 min-1

4.En el studio espectroscópico de la isomerización de primer orden del cloruro de cis-dietileno-diamino-dicloro-

cobalto-III en metanol, la rapidez de desaparición del máximo de absorción a 540 nm fue estudiada en función

del tiempo, con el siguiente resultado.

Absorbancia 0.119 0.115 0.108 0.102 0.096 0.089 0.081 0.075 0.071 0.066 0.058 0.005

tiempo(min) 0 10 20 33 47 62 80 93 107 121 140

Demuestra que la reacción es de primer orden y calcula su vida media.

a0=Absorbancia a t=0

Fórmula:

[ ]

K1 = (

)

=3.4191 X 10-3 min -1, K2 =

(

)

=4.8496 X 10-3 min -1, K3 =

(

)

=4.6712 X 10-3 min -1,

K4 = (

)

=4.5696 X 10-3 min -1, K5 =

(

)

=4.6852 X 10-3 min -1, K6 =

(

)

=4.8084 X 10-3 min -1,

K7 = (

)

=4.9638 X 10-3 min -1, K8 =

(

)

=4.8265 X 10-3 min -1, K9 =

(

)

=4.8716 X 10-3 min -1,

K10 = (

)

=5.1334 X 10-3 min -1,

Kpromedio= 4.67984 X 10-3 min-1

T1/2= )

-3 = 148.11 minutos

5. La hidrólisis catalizada por ácidos de acetal a 35oC

CH3CH(OC2H5) + H2O → CH3CHO + 2C2H5OH

Con exceso de agua es un proceso de primer orden. La variación de volumen durante la reacción fue medida con

un dilatómetro, obteneindo los siguientes resultados:

Lectura del dilatómetro(cm)

0 97 113 147 159 171 179 184 187

Tiempo (min) 0 3 5 8 10 12 15 20 ∞

Calcula el valor de la constante de rapidez y la vida media de la reacción.

Lectura del dilatómetro(cm)

0 90 74 40 28 16 8 3

ao = dilatación a t=∞

Fórmula:

[ ]

K1 = (

)

= 0.2437 min -1, K2 =

(

)

= 0.1854 min -1, K3 =

(

)

= 0.1927 min -1, K4 =

(

)

= 0.1898 min -1,

K5 = (

)

= 0.2048 min -1, K6 =

(

)

= 0.2101 min -1, K7 =

(

)

= 0.2066 min -1,

Kpromedio= 0.2047 min-1

T1/2= )

-3 = 148.11 minutos