EjerciciosFyQ

Constante de velocidad y tiempo de vida media para una reacción de primer grado (8459)

F_y_Q — 2025-05-14T09:55:53Z

Se ha estudiado la descomposición del compuesto «A» en productos a una temperatura constante de 298 K. La reacción es de primer orden respecto a «A». A continuación, se proporcionan los datos experimentales de la concentración de «[A]» en función del tiempo:

Determina la constante de velocidad de la reacción «k», utilizando la regresión lineal como método gráfico, y el tiempo de vida media de la reacción.

Para determinar la constante de velocidad, y dado que la reacción es de primer orden, usas la ecuación integrada de la velocidad:

Como debes resolver por medio de una regresión lineal, puedes rehacer la tabla de datos, calculando el logaritmo neperiano de cada una de las concentraciones:

Usando Geogebra puedes hacer la regresión lineal y obtienes:

La pendiente de la recta que ves en la gráfica es el valor de la constante de equilibrio:

El tiempo de vida media para una reacción de orden 1 es:

Solo tienes que sustituir los valores y hacer el cálculo:

Estudio de la cinética química de una reacción elemental de orden 3 (8435)

F_y_Q — 2025-04-05T02:58:01Z

Se estudia la cinética de la reacción química:

C}" title="\ce{2A + B -> C}" />

La reacción es de tercer orden, siendo 2 el orden parcial de «A» y 1 el orden parcial de «B». A una temperatura constante de , se midieron las concentraciones de «A» y «B» en función del tiempo, obteniéndose los siguientes datos:

a) Determina la constante de velocidad «k» de la reacción.

b) Calcula la concentración de «A» y «B» después de 500 segundos.

c) Determina el tiempo de vida media de la reacción.

a) Como los órdenes parciales de reacción coiniciden con los coeficientes estequiométricos, puedes suponer que se trata de una reacción elemental. La ecuación de velocidad para este proceso elemental es:

Dado que la tabla te proporciona el tiempo transcurrido y las concentraciones medidas, tienes que relacionar dos formas de expresar la velocidad de la reacción y, para ello, tienes que integrar la ecuación que depende del tiempo. Lo primero que haces es expresar la concentración de «B» en función de la concentración de «A», teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción e integrando:

Sustituyes los valores de las concentraciones iniciales (t = 0) y obtienes:

Sustituyes este valor en la ecuación de velocidad:

Esta integral es complicada y es mejor hacer una resolución numérica para calcular «k». Tomas los datos de concentración de «A» para los tiempos 0 y 100 que están en la tabla, por ejemplo, y calculas el valor de la concentración de «B», que está en función de la concentración de «A»:

Ahora puedes reescribir la «Ec. 1» para poder hacer la integral:

Sustituyes los valores y calculas:

b) Para hacer el cálculo de las concentraciones de los reactivos a los 500 segundos te muestro dos maneras de hacerlo, ambas son maneras aproximadas porque la integral no es fácil de resolver.

Primera manera.

Usas la ecuación integrada anterior, pero referida a las concentraciones iniciales porque ya conoces el valor de la constante de velocidad:

Sustituyes y calculas el valor de la concentración de «A»:

La concentración de «B» la obtienes de manera simple al aplicar la ecuación que la relaciona con la concentración de «A»:

Segunda manera.

Si analizas los datos de la tabla puedes ver que la concentración de «A» muestra un patrón en su decaimiento: cada valor es el anterior multiplicado por 0.8. De ese modo, es fácil poder estimar el valor para los 500 s:

La concentración de «B» la obtienes del mismo modo que antes:

c) El tiempo de vida media para una reacción de tercer orden, en la que los reactivos no están en proporción estequiométrica, requiere de un cálculo integral complejo, pero puedes estimarlo si analizas los datos de la tabla. El tiempo de vida media es el tiempo necesario para que la concentración inicial de un reactivo se haga la mitad. Si te centras en los datos de las concentraciones de «A» puedes ver que se hace la mitad de la concentración inicial a los 300 s aproximadamente. Podrías concluir que el tiempo de vida media es:

Obtención gráfica de la cinética de la descomposición del agua oxigenada (7257)

F_y_Q — 2021-07-01T19:05:50Z

Se estudió a la descomposición de agua oxigenada en solución acuosa en presencia de catalasa. Para este estudio se tomaron muestras a distintos intervalos y se valoró la concentración de agua oxigenada con permanganato de potasio en medio ácido. Se obtuvieron los siguientes resultados:

a) Determina gráficamente el orden de la reacción y calcula el valor de la constante de velocidad y el tiempo de vida media.

b) Escribe las ecuaciones de la valoración balanceadas. Si la valoración se hizo sobre una alícuota de 25 mL y con una solución de permanganato de potasio, preparada disolviendo 2.8 g de sal en 500 mL de solución, calcula cuántos mL de solución de permanganato de potasio se gastaron a los tiempos 0 y 20 minutos.

a) ; ;

b) ;

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.

Los resultados del vídeo no son correctos porque el tiempo está expresado en minutos y no en segundos.

Presión total de un sistema gaseoso después de una hora (4811)

F_y_Q — 2018-10-14T09:30:47Z

El reactivo A se descompone según la reacción: 2B + C + D}" title="\ce{A -> 2B + C + D}" /> , siendo una reacción homogénena en fase gaseosa. Se tiene un mol de A en un recipiente de 2 L a . Halla la presión total del recipiente al cabo de una hora a partir de los datos de la tabla siguiente:

La estrategia que vamos a plantear para abordar el ejercicio será deteminar el valor de la constante de velocidad para la temperatura de trabajo, que son 393 K (no puedes olvidar que hay que expresarla en escala absoluta), para luego calcular la concentración final de A al cabo de una hora, siguiendo la cinética de la reacción, que es de segundo orden y que se puede deducir a partir de las unidades de la constante de velocidad. Recuerda que la unidad de la velocidad es siempre , por lo que la ley cinética de la reacción planteada ha de ser .

La energía de activación puede ser calculada a partir de la ecuación de Arrhenius:

Si despejas la energía de activación y sustituyes por un par de datos de la tabla facilitada, por ejemplo los datos referidos a 60 y 100 grados (aunque puede ser cualquier otro par de datos), obtienes:

Ahora puedes calcular el valor de la constante de velocidad a la temperatura de trabajo, una vez que conoces la energía de activación, usando la misma ecuación de antes pero despejando el logaritmo de la constante :

Al ser una reacción de segundo orden puedes escribir su velocidad, como variación de la concentración de A con el tiempo, e integrar la expresión:

Si integras esta ecuación obtienes la concentración de A al cabo de una hora:

Sustituyes en esta ecuación y luego haces la inversa al resultado obtenido. La concentración inicial de A es 0.5 M porque el volumen del recipiente es de 2 L:

Si sigues la estequiometría del proceso de descomposición puedes obtener las concentraciones de cada especie en el equilibrio:

; ;

La presión total del sistema será:

Sumas las concentraciones en el equilibrio y sustituyes:

Constante de velocidad y energía de activación (565)

F_y_Q — 2010-03-02T12:21:02Z

La constante de velocidad de una reacción de primer orden es a . ¿Cuál será su constante de velocidad a si la energía de activación del proceso es 12.35 kJ/mol?

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.

Periodo de semirreacción para la conversión del ciclopropano en propeno (562)

F_y_Q — 2010-03-01T17:59:36Z

La conversión del ciclopropano en propeno en fase gaseosa responde a una cinética de primer orden con una constante de velocidad de a una temperatura de . Calcula el período de semirreacción.

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.