Ejercicios de cinética química

Ejercicios de cinética química

La cinética química estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que influyen en la velocidad de estas reacciones.

Responda las siguientes preguntas para poner a prueba sus conocimientos y verifique los comentarios sobre las resoluciones.

Pregunta 1

En cuanto a los factores que influyen en la velocidad de una reacción química, es INCORRECTO afirmar que:

a) Cuanto mayor sea la concentración de los reactivos, más rápida será la velocidad de reacción.
b) Cuanto mayor sea la superficie de contacto, más rápida será la velocidad de reacción.
c) Cuanto mayor sea la presión, más rápida será la velocidad de reacción.
d) Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de reacción.
e) La presencia de un catalizador mantiene constante la velocidad de reacción.

Alternativa incorrecta: e) La presencia de un catalizador mantiene constante la velocidad de reacción.

Los catalizadores aumentan la velocidad de reacción, ya que facilitan la formación del complejo activado entre los reactivos.

Con esto, los catalizadores crean un mecanismo más corto para el desarrollo de la reacción, haciendo que la velocidad aumente.

Pregunta 2

Según _____________ debe haber colisiones efectivas entre los reactivos para la formación del producto. Además, hay suficiente ___________ para romper los enlaces químicos de los reactivos y formar un ___________, que es un estado intermedio antes de la formación del producto.

Las palabras que llenan correctamente los espacios en blanco son, respectivamente:

a) variación de entalpía, energía cinética y catalizador.
b) teoría de colisiones, energía de activación y complejo activado.
c) velocidad de reacción, entalpía e inhibidor.
d) presión parcial, entropía y sustrato.

Alternativa correcta: b) teoría de colisiones, energía de activación y complejo activado.

Según la teoría de la colisión, los choques entre los reactivos son necesarios para que se produzca una reacción química. Para ello, las sustancias deben estar en una posición favorable para que los choques sean efectivos.

La energía de activación actúa como una barrera energética que debe superarse para romper los enlaces de los compuestos reactivos. Cuanto menor sea la energía de activación, más rápida será la reacción.

El complejo activado es una especie intermedia inestable formada antes que los productos.

Pregunta 3

Se hacen las siguientes cuatro afirmaciones sobre los catalizadores:

I. Un catalizador actúa a mayor velocidad de reacción, pero no cambia su desempeño.
II. En una reacción química, el catalizador no se consume en la ruta de reacción.
III. Los catalizadores crean una ruta alternativa para transformar los reactivos en productos. Para ello, se requiere una mayor energía de activación.
IV. El catalizador solo puede aumentar la velocidad de reacción en la dirección directa.

Las opciones que brindan información correcta sobre los catalizadores son:

a) Yo e II
b) II y III
c) I e IV
d) Todos

Alternativa correcta: a) I y II.

Los catalizadores se utilizan para acelerar reacciones químicas. La reacción con el uso del catalizador no cambia su rendimiento, es decir, se produce la cantidad esperada del producto solo en menos tiempo.

Los catalizadores no se consumen durante la reacción química, ayudan en la formación del complejo activado. Por tanto, se puede recuperar un catalizador al final de la reacción química.

Los catalizadores pueden acortar el tiempo de reacción creando un mecanismo alternativo para la formación de productos con menos energía de activación. Por tanto, la reacción se produce más rápidamente.

Los catalizadores actúan tanto en la dirección de avance como en la inversa de la reacción.

Pregunta 4

La rapidez con que se produce una reacción química depende de:

I. Número de colisiones efectivas entre los reactivos.
II. Energía suficiente para promover el reordenamiento de los átomos.
III. Orientación favorable de las moléculas.
IV. Formación de un complejo activado.

a) Yo e II
b) II y IV
c) I, II y III
d) I, II, III y IV

Alternativa correcta: d) I, II, III y IV.

Las colisiones efectivas ocurren cuando los reactivos están en posiciones favorables a los choques, lo que promoverá el reordenamiento de los átomos.

La energía de activación debe ser suficiente para que la colisión entre los reactivos provoque la ruptura de los enlaces y la formación del complejo activado.

No todos los choques entre las partículas reactivas provocan la reacción. La orientación con la que se produce la colisión es importante para que se produzca la formación de los productos.

El complejo activado es un estado intermedio e inestable antes de la formación del producto. Se crea cuando se supera la energía de activación de la reacción.

Pregunta 5

El dióxido de carbono es un gas formado por la reacción entre el monóxido de carbono y los gases de oxígeno, según la siguiente ecuación química.

CO(gramo) + ½ O2 (g) → CO2 (g)

Sabiendo que en 5 minutos de reacción se consumieron 2.5 mol de CO, ¿cuál es la velocidad de desarrollo de la reacción según el consumo de O?2?

a) 0,2 mol. mi-1

b) 1,5 mol. mi-1

c) 2,0 mol. mi-1

d) 0,25 mol. mi-1

Alternativa correta: d) 0,25 mol. min-1

Para responder a esta pregunta debemos mirar la ecuación química.

CO(gramo) + ½ O2 (g) → CO2 (g)

Tenga en cuenta que 1 mol de monóxido de carbono reacciona con ½ mol de oxígeno para formar 1 mol de dióxido de carbono.

La cantidad dada en la declaración se refiere al monóxido de carbono, pero la respuesta debe ser en términos de oxígeno. Para eso, debemos realizar una regla de tres y encontrar la cantidad de oxígeno.

1 mol CO – ½ mol de O2

2,5 mol CO – x de O2

x = 1,25 mol

Ahora, aplicamos los valores a la fórmula de desarrollo de la velocidad de reacción.

Por lo tanto, la velocidad de desarrollo de la reacción en relación con el oxígeno es de 0,25 mol.min-1.

Pregunta 6

Observe la representación gráfica del desarrollo de una reacción química hipotética, que relaciona la energía y la ruta de reacción.

Marque la alternativa que sustituya correctamente (1), (2), (3) y (4), respectivamente.

a) sustratos, calor liberado, estado energético máximo y fin de la reacción.
b) reactivos, energía de activación, complejo activado y productos.
c) reactivos, energía cinética, catalizador y sustratos.
d) reactivos, calor absorbido, energía térmica y productos.

Alternativa correcta: b) reactivos, energía de activación, complejo activado y productos.

El gráfico que se muestra es una reacción endotérmica, es decir, hay absorción de energía para que ocurra la reacción.

los reactivos (1) están al comienzo del gráfico y el energía de activación (2) corresponde a la diferencia entre la energía almacenada en los reactivos y la complejo activado (3). Finalmente, después de que ha pasado el estado intermedio, se produce la formación de productos (4).

Por lo tanto, los reactivos necesitan superar la energía de activación para reorganizar sus átomos en una estructura intermedia denominada complejo activado para que se formen los productos.

Pregunta 7

Una sustancia A es capaz de sufrir descomposición y convertirse en sustancia B. Observe el desarrollo de esta reacción en la imagen de abajo.

En cuanto a la velocidad de la reacción, podemos decir que:

a) La sustancia A se descompone entre 0 y 15 s a razón de 0,35 mol.s-1.
b) La sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.02 mol.s-1.
c) La sustancia A se descompone entre 0 y 15 sa una velocidad de 0.04 mol.s-1.
d) La sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.03 mol.s-1.

Alternativa correcta: d) La sustancia A se descompone entre 15 y 30 segundos a razón de 0.03 mol.s-1.

La tasa de descomposición de la sustancia A se puede calcular mediante la fórmula:

Calculemos la velocidad de reacción en términos de sustancia A entre los intervalos dados.

Rango entre 0 y 15:

Intervalo entre 15 y 30:

Por lo tanto, la alternativa d es correcta, ya que la sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.03 mol.s-1.

Pregunta 8

Considere la siguiente reacción hipotética.

aA + bB → cC + dD

Luego observe la variación en la concentración de A y C.

Hora (s) 0 5 10 15 20 25
Consumo de A (mol / L) 7,5 6,0 4,5 3,0 2,5 1,0
Formación de C (mol / L) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Con base en la información proporcionada en la pregunta, ¿cuál es la tasa de consumo de A y la tasa de formación de C en el intervalo entre 5 y 25 min, respectivamente?

a) 0,3 mol.L-1.s-1 e 0,1 mol. L-1.s-1

b) – 0,1 mol. L-1.s-1 e 0,3 mol. L-1.s-1

c) – 0,25 mol. L-1.s-1 e 0,1 mol. L-1.s-1

d) 0,1 mol.L-1.s-1 e 0,3 mol. L-1.s-1

Alternativa correta: c) – 0,25 mol.L-1.s-1 e 0,1 mol. L-1.s-1.

Una tasa de consumo:

Tasa de formación de C:

Por tanto, en la reacción, A se consume a una velocidad de 0,25 mol.s-1, por lo que su valor es negativo, mientras que B se forma a una velocidad de 0,1 mol. L-1.s-1.

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