Universidad de Sonora
Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia
Cinética Química
Tarea 1
Velocidad de reacción
Velocidad de Reacción
13.1 sCuál es el significado de la velocidad de una reacción química? sCuáles son las unidades para la velocidad de una reacción?
Se define velocidad de reacción como la cantidad de reactivo que se consume, o
la de producto que se forma, por unidad de volumen en la unidad de tiempo. Tiene unidades M/s.
13.2 sCuál es la diferencia entre velocidad promedio y
velocidad instantánea? sCuál de las dos velocidades
proporciona una medida sin ambigüedades de la velocidad de reacción? sPor qué?
La velocidad promedio varía con respecto al intervalo que se seleccione,
mientras que la velocidad instantánea siempre tendrá el mismo valor para la
misma concentración de reactivos. La velocidad promedio presenta más
ambigüedades ya que puede obtenerse de una manera sencilla y clara,
pero no es tan exacta, es un promedio de los rangos que se manejan, en cambio
la instantánea depende de una ecuación yel valor de la misma será siempre el
mismo la misma pendiente.
13.3 sCuáles son las ventajas de medir la velocidad inicial
de una reacción?
Al inicio de la reacción aparecen menos productos
intermediarios y en una reacción reversible no la transformación de producto a
reactivo es muy pequeña.
13.4 Proponga dos reacciones que sean muy lentas (que
tarden varios días o más en completarse) y dos reacciones que sean muy rápidas
(reacciones que se completen en unos cuantos minutos o segundos).
Reacción química:
Rápidas:
1) ácido clorhidrico + hidróxido de sodio
2) ácido clorhidrico + carbonato de calcio
3) ácido sulfúrico + permanganato de potasio
Lentas:
1) ácido clorhídrico + cobre
2) permanganato de potasio + dicromato de sodio
3) carbón + oxígeno = diamante
Problemas
13.5 Escriba las expresiones de velocidad para las siguientes reacciones, en
función de la desaparición de los reactivos y de la aparición de los productos:
a) H2 (g) + I2 –> 2HI (g)
Vel. = -Δ[H2] / Δt
Vel. = -Δ[I2] / Δt
Vel. = ½ Δ[HI] / Δt
b) 5Br – (ac) + BrO3- (ac) + 6H+ (ac) 3Br2 (ac) + 3H2O (l)
Vel. = -a…• Δ[Br] / Δt
Vel. = - Δ[Br3O3] / Δt
Vel. = - a…™ Δ[H] / Δt
Vel. =a…“ Δ[Br2] / Δt
Vel.= a…“Δ [H2O] / Δt
13.6 Escriba lasexpresiones de velocidad para las siguientes reacciones, en
función de la desaparición de los reactivos y de la aparición de los productos:
a) 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g)
Vel. = - ½ Δ [H2] / Δt
Vel. = - Δ [O2] / Δt
Vel. = ½ Δ [H2O] / Δt
b) 4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (g)
La formación de cloruro de amonio (NH4Cl), que es un sólido
blanco, se formó cuando las moléculas de HCl y NH3 realizaron el
choque eficaz (interacción química para formar la nueva
sustancia), por lo tanto nos indica en que momento llegan a encontrarse y
reaccionar el NH3 y el HCl, el cualse manifiesta en la formación
de una especie de humo blanco.
7. ¿Por qué se deben colocar en forma simultanea los tapones
humedecidos de HCl y NH3 acuoso?
Se deben colocar en forma simultanea el NH3 y el HCl ya que de acuerdo a
la ley de Graham la velocidad de difusión de una sustancia A con una B
varía inversamente proporcional con la raíz cuadrada de sus masas
molares es decir:
8.
Por lo tanto se colocan en forma simultanea para poder asumir que los
tiempos de encuentro son iguales y así poder reemplazar la velocidad en
la formula por el espacio.Pero sabemos también que la v = d/t, es decir,
nosotros podemos expresar la ley de Graham en función de la distancias,
eso sí, considerando para ambas sustancias un mismo tiempo por lo
cual queda explicada la pregunta ya que el propósito de este
experimento era demostrar la ley de Graham.
9. Calculese el promedio de los productos PV en el Exp. N°3. Grafique PV vs V y PV vs P en papel milimetrado.
ALTURA | | PRESIÓN | VOLUMEN | | PV mmHg x ml |
+50cm | | 778.27 mmHg | 19,72 ml | | 15347.4844 |
+40cm | | 770.814 mmHg | 19,82 ml | | 15277.5335 |
+30cm | | 763.358 mmHg | 19,92 ml | | 15206.0914 |
+20cm | | 755.902 mmHg | 20,12 ml | | 15208.7482 |
+10cm | | 748.446 mmHg | 20,22 ml | | 15133.5781 |
0cm | | 740.99 mmHg | 20,32 ml | | 15056.9168 |
-10cm | | 733.534 mmHg | 20,42 ml | | 14978.7643 |
-20cm | | 726.078 mmHg |20,52 ml | | 14899.1206 |
-30cm | | 718.22 mmHg | 20,72 ml | | 14881.5184 |
-40cm | | 711.166 mmHg | 20,82 ml | | 14806.4761 |
-50cm | | 702,72 mmHg | 20,92 ml | | 14700.9024 |
| | | | | |
| | | PROMEDIO | | 15045.194 |
| | | | | |
10. Indique algunos factores que influyen en la constancia de
PV.
Los factores que influyen en el experimento realizado son: las mínimas
variaciones de la temperatura que existe; el error por parte de los
instrumentos de medición.
11. ¿Qué significado tiene una desviación positiva y
negativa en el comportamiento de los gases?
Los gases reales no se ajustan a las leyes del gas ideal de
forma exacta. Para indicar las desviaciones que presenta un gas real del comportamiento ideal se utiliza el factor de
compresibilidad K, definido como
Por ejemplo: En la fig. se observan las grandes desviaciones que presentan los
gases reales del
comportamiento ideal, especialmente a elevadas presiones. Para presiones por debajo de
1 atm, las desviaciones son pequeñas. En ella se observa,
asimismo, que mientras que para el H2 y el He el valor de PV y, por tanto el de
K, aumenta continuamente con el de P, para el CO y mas marcadamente para
el CH4 esta magnitud primero disminuye, alcanzando un mínimo (DESVIACION
NEGATIVA), después del cual aumenta continuamente (DESVIACION POSITIVA).
* Se observa que el N2 se comporta de manera analoga al H2 y al He
atemperaturas elevadas, pero al disminuir la temperatura varía la forma
de las curvas, obteniéndose, a temperaturas suficientemente bajas,
curvas analogas a las del CO y el CH4. Por otra parte, al aumentar la
temperatura se obtiene para el CO y para el CH4 curvas analogas a las del He y el H2.
Según lo anteriormente mencionado, parece que la forma de las curvas K
vs p a T constante y, por tanto, las desviaciones del gas del
comportamiento ideal, depende mas del
valor de la temperatura que de la naturaleza del gas.
Lo realmente determinante en este sentido es la
relación entre la temperatura del
gas y su temperatura crítica. De este modo, cuando la temperatura es
próxima a la crítica, las desviaciones son semejantes a las
correspondientes al CH4 y el CO (desviaciones neg
Vel. = - ¼ Δ [NH3] / Δt
Vel. = - a…•Δ [O2] / Δt
Vel. = ¼ Δ [NO] / Δt
Vel. = a…™Δ [H2O] / Δt
13.7 Considere la reaccion :
2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)
Suponga que, en un momento en particular durante la acción, el óxido nítrico
(NO) reacciona a una velocidad de 0.066M/s. a) sCuál es la velocidad de
formación del NO2? b) sCuál es la velocidad a la que reacciona el oxígeno
molecular?
Vel. (NO) = -0.066 M/s
Vel. (O2) = ½*(-0.066M/s) = -0.033 M/s
Vel. (NO2) = 0.066 M/s
13.8 Considere la reacción
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
Suponga que, en un momento en particular durante la acción, el Hidrógeno
molecular reacciona a una velocidad de 0.074M/s. a) sCuál es la velocidad de
formación del
amoniaco? b) sCuál es la velocidad a la que reacciona el nitrógeno molecular?
Vel. (H2) = -0.074 M/s
Vel. (N2) = a…“* (-0.074 M/s) = -0.0246 M/s
Vel. (NH3) = a…”* (0.074 M/s) = 0.049 M/s
