1

NOMBRE: NOTA (ACUMULATIVA):

CURSO: 3º medio PUNTAJE: FECHA: 08 junio

GUÍA DE APRENDIZAJE: “CINÉTICA

QUÍMICA”

Objetivos:1. Comprender de qué forma, diversos factores, afectan la velocidad

de una reacción química.2. Expresar la ecuación de velocidad de una reacción química.3. Aplicar la Ley de Le Chatelier.

INTRODUCCIÓN:

La Cinética Química estudia la velocidad de las reacciones químicas y los mecanismos por los cuales se producen.

La velocidad de una reacción es proporcional al aumento de concentración del producto y a la disminución de concentración de un reactivo por unidad de tiempo.

El mecanismo de una reacción es la serie de pasos por la cual se efectúa.

Los procesos que ocurren por reacciones iónicas, se realizan tan rápidamente en intervalos de mili y microsegundos, a la cual sus velocidades no pueden ser medidas.Las moléculas enlazadas por covalencias por lo general reaccionan lentamente.

V ELOCIDAD DE R EACCIÓN

Algunas personas pueden correr rápidamente, otras corren de manera más lenta y otras no corren.

Lo mismo ocurre con las moléculas: algunas son muy reactivas, otras reaccionan con menor rapidez y otras reaccionan lentamente.

En la vida real puede ser importante conocer a qué velocidad se lleva a cabo una reacción química. Por ejemplo, el tiempo que se tarda en hornear galletas con chispas de chocolate, depende de la velocidad en que el polvo de hornear (bicarbonato de sodio) se descompone a 176,7 ºC.

2 NaHCO3 + Calor Na2CO3 + CO2 ( g ) + H2O ( l )

Polvos de hornear

Reactantes Productos

“La velocidad de reacción es la velocidad a la que se forman los Productos o se consumen los Reactantes”.

Una explosión, es un ejemplo, de una reacción rápida.

La formación de petróleo, a partir de la materia orgánica descompuesta, es un ejemplo, de una reacción lenta.

A través de una amplia experimentación, los químicos han determinado que la velocidad de una reacción química, depende básicamente de cuatro factores:

1. La naturaleza de los reactantes.2. La concentración de los reactantes.3. La temperatura.4. La presencia de catalizadores.

Se define la velocidad “v” de una 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.Dado que la cantidad de sustancia por unidad de volumen en una disolución, se denomina concentración, y teniendo en cuenta que, por lo general, tanto los reactivos como los productos se hallan en disolución, ya sea líquida, sólida o gaseosa, la velocidad de reacción representa la variación de concentración de una cualquiera de las sustancias que intervienen en la reacción por unidad de tiempo.

1

2

Para una reacción del tipo:aA + bB cC + dD

donde A y B representan los reactivos y C y D los productos, la velocidad instantánea se puede expresar, recurriendo a la notación de incrementos, en la forma:

y se mide en mol/l · s

C es la concentración y t es el tiempo.

La ecuación de velocidad para la reacción anterior es: Vd = K [A]a [B]b

Si la reacción es reversible: Vi = K [C]c [D]d

a, b, c y d no tienen por qué ser los coeficientes estequiométricos.

En las reacciones químicas, unas sustancias químicas, los reactivos, se convierten en otras, los productos. Pero esa transformación puede ocurrir más o menos rápidamente. Una cerilla, en la que el fósforo se combina con el oxígeno para producir óxido de fósforo(V) se consume rápidamente:

P4 + 5·O2 → 2·P2O5

La reacción es tan rápida y produce tanto calor, que incluso aparece una llama y se emplea para iniciar otras reacciones.

Sin embargo, la reacción del hierro con el oxígeno, oxidándose y formando óxido de hierro(III) es muy lenta, por lo que los restos metálicos, al contrario que las cerillas, tardan años en desaparecer.

2·Fe + 3·O2 → 2·Fe2O3

L EY DE V ELOCIDAD Y O RDEN DE R EACCIÓN.

La velocidad de una reacción química depende de la cantidad disponible de reactivos, o más exactamente, de su concentración. Así, para una reacción del tipo:

R1 + R2 productos

La ecuación que relaciona la velocidad del proceso con la concentración de los reactivos se puede obtener experimentalmente, y se escribe en forma genérica como:

v = k [R1]n1 [R2]n2

donde k es la constante de velocidad y está relacionada con la temperatura, y n1 y n2 coeficientes numéricos. Esta ecuación constituye la llamada ley de velocidad.

La constante de proporcionalidad k se denomina constante de velocidad. El exponente n1 recibe el nombre de orden de la reacción respecto del reactivo R1 y el exponente n2 respecto del reactivo R2. El orden total viene dado por la suma de ambos (n1 + n2).Los órdenes n1 y n2 no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos de la reacción ajustada y su determinación se efectúa de forma experimental.

La orden de reacción está dada por la suma de los exponentes de las concentraciones:

Vd = K Cn

Donde C es la concentración del reactante y K es la constante de velocidad.

T EORÍA DE LAS C OLISIONES

2

3

En un sistema químico las moléculas, átomos o iones de las sustancias están en continuo movimiento, tanto en el estado gaseoso como en el líquido y el sólido, por lo que el choque entre dichas partículas es frecuente.La teoría de las colisiones fue desarrollada por Lewis.

Para que tenga lugar una reacción química se necesita que los átomos, moléculas o iones de los reactivos entren en contacto entre sí, es decir, que choquen y mediante choques se rompan unos enlaces de los reactivos y se formen otros para formar sustancias diferentes, que constituyen los productos de la reacción.

La rotura de enlaces de los reactivos debe originar enlaces estables en las nuevas sustancias producidas.

La energía cinética de los átomos, moléculas o iones de los reactivos debe ser suficiente para que, al chocar, e interaccionar entre sí puedan ser reordenados los electrones de enlace.

El choque se ha de producir con una orientación adecuada, pues aunque los átomos tengan la suficiente energía, puede suceder que el choque no sea eficaz o producirse con una orientación desfavorable.

E NERGÍA DE A CTIVACIÓN

La energía de activación es la diferencia entre las energías internas del estado de transición y la de las sustancias reaccionantes en una reacción química. Se puede considerar como una barrera energética que hay que vencer para que tenga lugar una reacción química.

Durante la colisión se forma un estado de transición o complejo activado. Al acercarse los reactivos se debilitan sus enlaces a la vez que se forman otros nuevos originando el estado de transición.

La representación cinética de reacción, puede ser a través de diagramas entálpicos:

F ACTORES QUE M ODIFICAN LA V ELOCIDAD.

Un modo de explicar el mecanismo mediante el cual las reacciones químicas se llevan a efecto es admitiendo que tales procesos son el resultado del choque entre las moléculas de las sustancias reaccionantes. Sólo cuando dicho choque es suficientemente violento se romperán las moléculas y se producirá la reordenación entre los átomos resultantes.Los principales factores que intervienen en la velocidad de una reacción, son:

REACTIVOS:

3

4

La velocidad de una reacción química puede alterarse con relativa facilidad y diversos factores. El más importante, es la naturaleza de los reactivos, importando los enlaces que se forman y se rompen. Dependiendo de las sustancias que reaccionan la transformación será más o menos rápida.

Por eso la oxidación del carbono o del fósforo es rápida, y hasta produce llama:

P4 + 5·O2 →2·P2O5

Los restos metálicos, a la intemperie, también reaccionan con el oxígeno y se oxidan, pero, en este caso, la reacción es lenta y el hierro o el aluminio pueden tardar años en desaparecer.

2·Fe + 3·O2 →2·Fe2O3

EFECTO DE LA TEMPERATURA:

Si se intenta disolver cacao soluble en leche fría, se forman grumos y la disolución es dificultosa. Por el contrario, cuando la leche está muy caliente, se disuelve con facilidad. Y es que la temperatura acelera la velocidad de las reacciones químicas.Para que una reacción química se produzca, las moléculas de los reactivos deben chocar entre sí. Chocar con la suficiente velocidad como para que se lleguen a romper y se recombinen los átomos, formando moléculas distintas, las de los productos.

La temperatura mide la velocidad media a la que se mueven las moléculas, por lo que cuanto mayor sea la temperatura, con más velocidad se moverán las moléculas y con más energía se producirán los choques entre ellas, favoreciendo que se rompan las moléculas de los reactivos y se formen las moléculas de los productos.Por esto, cuanto mayor sea la temperatura, con más velocidad se producirá la reacción.

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN:

Por la misma razón que son más frecuentes los accidentes de tráfico en las, «horas punta», cuanto mayor sea el número de moléculas de los reactivos presentes en un mismo volumen más fácilmente podrán colisionar. Asimismo, cuanto mayor sea el número de colisiones que se producen en la unidad de tiempo, tanto más probable será la realización de un choque eficaz, esto es, de un choque que dé lugar a la transformación de las moléculas. De esta forma se explica el hecho experimentalmente observado, de que al aumentar la concentración de los reactivos aumente la velocidad de la reacción química.

EFECTOS DEL GRADO DE DIVISIÓN:

Una cerilla de seguridad, de madera, arde con facilidad y se consume totalmente. Sin embargo, un trozo de leña es difícil de encender y se apaga fácilmente. Esto se debe a que la primera es pequeña y el segundo es grande. Si los reactivos están finamente divididos, como en el caso de la cerilla, hay más superficie de contacto, es decir, más moléculas de reactivos que pueden chocar unas con otras, para romperse y formar las moléculas de los productos. Cuanto mayor sea el grado de división de los reactivos, con más velocidad se producirá la reacción.Un trozo de leña arde con dificultad, pero si se agrupan varios trozos, cuando arde uno, arden los demás y, mientras están juntos, continúan ardiendo, aunque al separarse pueden apagarse. Por eso, aunque encender una chimenea es difícil, no lo es tanto incendiar un bosque accidentalmente. Y es que cuanta mayor cantidad de reactivos haya presente, más fácil es que las moléculas choquen causando la transformación y más rápidamente se producirá la reacción.

EFECTO DE LOS CATALIZADORES:

4

5

Cuando se quema la gasolina en el motor de un automóvil, aunque la reacción se produce con rapidez, no toda la gasolina se consume, parte sale por el escape del motor, contaminando el aire. En los tubos de escape se coloca una sustancia, un catalizador, que hace que esos restos de gasolina sin quemar, se quemen, disminuyendo los gases contaminantes que expulsa el coche. Los catalizadores son sustancias que, sin consumirse en la reacción, hace que ésta se produzca más rápidamente o a menor temperatura.La vida obtiene su energía de la combustión de la materia orgánica, sustancias como las grasas y el azúcar que, al arder, producen gran cantidad de energía. Pero la reacción directa con el oxígeno de la materia orgánica se produce a tan alta temperatura que los seres vivos morirían. Para que esas reacciones se produzcan a temperaturas que no causen la muerte de animales y plantas, todas ellas, todas las reacciones biológicas, están influidas y controladas por enzimas, catalizadores naturales, algunos de los cuales están formados a partir de vitaminas.

Se entiende en química por catalizador toda sustancia que incrementa la velocidad de una reacción sin verse ella misma alterada al final del proceso.

E QUILIBRIO Q UÍMICO

El concepto de equilibrio químico

La idea de reacción química lleva a veces a suponer que el proceso progresa de los reactivos hacia los productos, y que se detiene cuando se agota el reactivo que se encuentra en menor proporción. Este tipo de reacciones se denominan irreversibles. Sin embargo, con mayor frecuencia sucede que, a medida que los productos van haciendo su aparición en la reacción, tanto mayor es su capacidad para reaccionar entre sí regenerando de nuevo los reactivos. Cuando esto es posible en una reacción química, se dice que es reversible y se representa mediante una doble flecha, indicando así que la reacción puede llevarse a efecto tanto en un sentido como en el inverso:

Cada proceso posee una velocidad propia que va variando con el tiempo. Así, en los comienzos, la velocidad de la reacción directa es mucho mayor que la de la reacción inversa, debido a la diferencia de concentraciones entre reactivos y productos; pero a medida que estos últimos se van formando los reactivos van desapareciendo, con lo cual ambas velocidades se aproximan hasta hacerse iguales. A partir de tal instante sucede como si la reacción estuviera detenida, pues las proporciones de reactivos y productos se mantienen constantes. Se dice entonces que se ha alcanzado el equilibrio químico.

El equilibrio químico tiene un carácter dinámico, pues no implica que la reacción se paralice en ambos sentidos como podría pensarse, sino que, en cada unidad de tiempo, se forman y desaparecen el mismo número de moléculas de cualquiera de las sustancias que intervienen en el proceso. Si algunos de los productos pueden desprenderse y abandonar el sistema, se rompe el equilibrio y la reacción se verifica sólo en un sentido, hasta que los reactivos se hayan transformado totalmente.

Por ejemplo, la reacción de oxidación del hierro por vapor de agua a alta temperatura, es reversible cuando se lleva a cabo en un recipiente cerrado:

3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2

Pero debido a que el hidrógeno es un gas más ligero que el aire, si se abre el recipiente, lo abandonará, con lo cual ya no será posible el proceso inverso y el equilibrio quedará definitivamente roto.

E l principio de L e C hatelier

5

6

Existe un principio muy general que determina las posibilidades de variación de los equilibrios químicos. Fue propuesto a finales del siglo pasado por el químico francés Henri-Louis Le Chatelier (1850-1936), por lo que se conoce como principio de Le Chatelier. Se puede enunciar en los siguientes términos:

«Cuando sobre un sistema químico en equilibrio se ejerce una acción exterior que modifica las condiciones del sistema, el equilibrio se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar la perturbación introducida.»

He aquí algunos casos concretos de aplicación.

Si en un sistema en equilibrio químico se aumenta la concentración de los reactivos, el equilibrio se desplazará hacia la derecha a fin de provocar la transformación de aquéllos en productos y recuperar así la situación inicial.

La ruptura del equilibrio de la reacción:3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2

provocada por la pérdida de H2, puede explicarse en términos análogos, ya que al disminuir la concentración de H2 la reacción se desplaza hacia la derecha para producir más hidrógeno, oponiéndose, de este modo, a dicha perturbación.

Una modificación de la temperatura del sistema en equilibrio puede producir igualmente un desplazamiento del mismo en un sentido o en otro. Así, por ejemplo, la reacción:

N2O4 + calor 2NO2

es endotérmica, por lo que un aumento de la temperatura desplazará el equilibrio en el sentido de la reacción directa, pues es en el que absorbe calor. La reacción inversa se verá favorecida por un enfriamiento, pues en este sentido se produce calor.

También los efectos de variaciones de presión, cuando el sistema posee componentes gaseosos, repercuten por análogas razones sobre el equilibrio. Así, por ejemplo, en la síntesis del amoníaco:

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

un aumento de presión desplazará el equilibrio hacia la derecha, ya que el número de moléculas en el segundo miembro es inferior y, por tanto, ejercerán una presión menor sobre el recipiente.

El principio de Le Chatelier permite predecir en qué manera se desplazará el equilibrio químico de una reacción reversible, pero no en qué medida. Una descripción cuantitativa del equilibrio fue efectuada por primera vez en 1870 por los químicos noruegos Guldberg (1836-1902) y Waage (1833-1918), que la expresaron en forma de ley. Así, para una reacción genérica del tipo:

aA + bB cC + dD

La ley de Guldberg y Waage se expresa matemáticamente en la forma:

en la cual los coeficientes estequiométricos a, b, c y d que se obtienen tras ajustar la reacción, aparecen como exponentes de las concentraciones de reactivos y productos; K toma, para cada reacción, un valor constante y característico que sólo depende de la temperatura y que se denomina constante de equilibrio.

La ley de Guldberg y Waage se conoce también como Ley de acción de masas (L.A.M.)

La Ley de acción de masas permite hacer cálculos y predicciones sobre el equilibrio. Así, el efecto de la concentración puede explicarse como sigue: si en un sistema en equilibrio se aumenta la concentración de un reactivo, [A] por ejemplo, la reacción ha de desplazarse hacia la derecha en el sentido de formación de los productos para que el cociente representado por K se mantenga constante.

EJERCICIO APLICACIÓN DE LA LEY DE ACCIÓN DE MASAS:

6

7

La reacción:2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

presenta una constante de equilibrio K = 6,45 x 105 (a 500º K de temperatura). Determinar cuál ha de ser la concentración de oxígeno para que se mantenga el equilibrio en un sistema en el que las concentraciones de NO y NO2 son iguales.

Solución:

De acuerdo con la ley de acción de masas: la constante de equilibrio se expresa:

y dado que en el sistema considerado [NO2] = [NO], resulta:

es decir:

E V A L U A C I Ó N

7

8

Lee las preguntas y respóndelas con claridad.

I. Velocidad de reacción, factores que influyen en la velocidad de reacción y teoría de las colisiones.

1) ¿Qué se entiende por reacción química?2) ¿Qué se entiende cotidianamente por velocidad de reacción química?3) Define los siguientes conceptos:

Reactante – Producto – Concentración – Temperatura – Catalizador 4) ¿Cómo se expresa la velocidad de reacción para una ecuación como la siguiente?

aA + bB cC +dD

5) Ejemplificar reacciones químicas rápidas y lentas de la vida diaria.6) Describir cómo afecta la velocidad de reacción en la naturaleza de los reactantes.7) Describir cómo afecta la velocidad de reacción en la concentración de los reactantes.8) Describir cómo afecta la velocidad de reacción la temperatura.9) Describir cómo afecta la velocidad de reacción los catalizadores.10) ¿Qué ocurriría en nuestro mundo si no existiera la barrera energética para las

transformaciones, conocida como energía de activación? (4 ptos.)11) Teniendo en cuenta que la temperatura que tiene el agua hirviendo es de 100º C y la

del aceite muy caliente, alrededor de 250º C, responde: ¿dónde es más rápido cocinar un huevo: en agua o en aceite hirviendo? (3 ptos.)

II. Teoría de colisiones

1) ¿En qué consiste la Teoría de colisiones?2) ¿Qué es un choque ineficaz y qué uno eficaz?3) ¿Cómo afectaría el aumento de presión y de temperatura sobre el número de colisiones entre partículas de reactivo?4) Escribe pequeñas conclusiones que te permitan describir en pocas y con tus palabras en qué consiste esta teoría.7) ¿Por qué a mayor concentración del reactante mayor es la velocidad de reacción?

Fundamenta tu respuesta utilizando un ejemplo.

III. Teoría del complejo activado

1) ¿En qué consiste la Teoría del complejo activado?2) ¿Qué es la energía de activación?3) ¿Cuál es la importancia de la energía de activación?4) ¿Qué ocurre con la velocidad de una reacción si ésta requiere de poca energía de activación?5) ¿Qué ocurre con la velocidad de una reacción si ésta requiere de mucha energía de activación?6) ¿Qué es complejo activado?7) ¿Qué es una reacción exotérmica?8) ¿Qué es una reacción endotérmica?9) Para una reacción cualquiera:

A + B⎯⎯→C + Da) Dibuja un diagrama de energía si la reacción es exotérmica.b) Dibuja un diagrama de energía si la reacción es endotérmica.c) Grafica una reacción exotérmica con y sin catalizador.

IV. Concepto de velocidad orden de reacción – ley de velocidad

Para resolver lo que se pide a continuación, se sugiere utilizar los siguientes sitios de internet:

8

9

http://www.planetasaber.com/theworld/gats/card.asp?pk=950http://www2.uah.es/edejesus/resumenes/QG/Tema_11.pdfhttp://www.fisicanet.com.ar/materias/qu_1/qu_1_tp_14/tpq1_14b.html

1. Explica el concepto de velocidad de reacción.2. Expresa matemáticamente la velocidad para cada una de las siguientes reacciones:

A + B C + DH2 + I2 2 HI

N2 + 3 H2 2 NH3

3. ¿Cuál es la unidad de la velocidad de reacción?4. De las siguientes oraciones referentes a la constante de velocidad de reacción K,

indica razonadamente cuáles son correctas:

a) El valor de K aumenta siempre con la temperatura.b) Dicho aumento se debe principalmente a que al elevar la temperatura aumenta mucho

el número de choques entre moléculas.c) El valor de K aumenta siempre con la concentración de las sustancias reaccionantes.d) El valor de K varía notablemente al introducir un catalizador.

P REGUNTAS DE A PLICACIÓN

1. Explica por qué un incendio se esparce más rápido si en el lugar hay viento.2. Discute lo que ocurriría a nuestro mundo si no existiera la barrera energética para las

transformaciones químicas, conocida como energía de activación.3. La virutilla de olla se hace polvo en unos tres días. Analiza la situación y responde:a) ¿Por qué la misma masa de virutilla extendida y de otra compactada como una

esfera, se oxidan en distintos tiempos? ¿Cuál se oxida más rápido? b) ¿Qué efecto tiene el agua en la velocidad de reacción (de oxidación)? Considera que

la virutilla al usarse, se moja y luego mantiene la humedad.

4. Para las siguientes reacciones, escriba la constante de equilibrio K en cada caso:

a) 3 MgCO3 ↔ 3 MgO + 3 CO2

b) 2 O ↔ O2

c) 4 HCl + O2 ↔ 2 H2O + 4 Cl

d) H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

e) CuSO4 ↔ Cu++ + SO4=

f) 2 H2O ↔ 2 H2 + O2

5. En la siguiente reacción endotérmica: A + B + Calor ↔ C + D

a) al aumentar la temperatura, hacia dónde se debe desplazar la reacción?b) si por el contrario, el sistema es enfriado, qué ocurre con la reacción?

6. En una reacción exotérmica A + B ↔ C + D + Calor ¿bajo qué circunstancias la reacción será beneficiada?

7. Si para la siguiente reacción: nN + mM = pP + qQ la concentración de reactantes y productos en el equilibrio son:

[N] = 0,008 [M] = 0,005 [Q] = 0,07 [P] = 0,03 y donde

n = 2 p = 3 m = 1 q = 1

9

10

Calcule la constante de equilibrio Kc para esta reacción.

8. Para la reacción A ↔ B + C la constante de equilibrio es Kc = 7 x104. Si en el equilibrio la concentración de A es 0,3 M, calcule las concentraciones de B y

C en el equilibrio.

9. Indique hacia dónde se desplazará el equilibrio si para la siguiente reacción hay una disminución de presión.

2 CH4 (g) ↔ C2H6 (g) + H2 (g)

10. ¿De qué forma se puede aumentar la velocidad de una reacción química? (4)

11. Exprese la velocidad directa de reacción para: H2 + I2 ↔ 2 HI

12. ¿Cuándo decimos que se ha alcanzado el equilibrio químico?

13. Para la reacción A (g) + B (g) ↔ C (g) + D (g) + Calor ¿Qué se debe hacer si se quiere obtener más producto?

14. Para la reacción QR2 ↔ Q+2 + 2 R - la constante de equilibrio es K = 3 x 10-5

Si en el equilibrio la concentración de QR2 es de 0,1 M, calcular la concentración de Q+2 y R- en el equilibrio.

EJERCICIOS de REFORZAMIENTO

1. Escriba la ecuación de velocidad de una reacción3A + 2B + C productos

Para la cual: [A] [B] [C] Vinicial

I 0,4 M 0,1 M 0,2 M vII 0,4 M 0,2 M 0,4 M 8vIII 0,2 M 0,2 M 0,2 M vIV 0,4 M 0,1 M 0,4 M 4v

2. Admitiendo que la velocidad de las reacciones se duplica cada 10 °C que aumenta la temperatura y, sabiendo que una sal, en 20 minutos se descompone un 90 %, ¿cuánto habría tardado si se hubiera calentado 20 °C más?. Razone.Respuesta: 5 minutos

3. Si la velocidad de oxidación del zinc por el ácido clorhídrico es proporcional a su superficie, ¿cuánto más rápidamente se disolverán 1000 cubos de zinc de 1 cm ³ cada uno que uno de 1 dm³?.Respuesta: 10 veces

4. Describa aplicando el principio de Le Châtelier como afectará un aumento de presión a estas reacciones:a) H2(g) + Cl2(g) 2.HCl(g)b) 2.H2(g) + O2(g) 2.H2O(g)Respuesta: a) No la afecta b) La favorece

5. Calcular la constante de equilibrio de:H2(g) + I2(g) 2.HI(g)si a una temperatura t es:[H2] = 0,09 moles/litro[I2] = 0,009 moles/litro[HI] = 0,21 moles/litroRespuesta: 54,4

6. En un recipiente cerrado a 200 °C y 760 mm de Hg de presión, el sistema en equilibrio:

PCl5 Cl2 + PCl3 H = -30 kcal/mol

dió la siguiente concentración:[PCl3] = [Cl2] = 0,096 moles/litro[PCl5] = 0,45 moles/litro

Calcular:

10

11

a) La constante de equilibrio.b) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la temperatura.c) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante una disminución de la presión.d) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la concentración de PCL5.e) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante la presencia de un catalizador.Respuesta: a) 2,04.10-2 moles/litrob) Disminuye la concentración de Cl2 y PCl3c) Aumenta la concentración de Cl2 y PCl3d) Aumenta la concentración de Cl2 y PCl3e) No varía la concentración

7. Siendo la reacción:H2 + Cl2 2.HCl

exotérmica, ¿qué sucede al variar la temperatura?, explique que pasa ante un aumento y ante una disminución de temperatura.

8. A) Dadas las siguientes reacciones:

1) N H 4 C l ( s ) N H 3 ( g ) + H Cl ( g ) H = 42,3 kcal / mol

2) N H 4 N O 3 ( s ) N H 3 ( g ) + H N O 3 ( g ) H = 40,9 kcal / mol

3) N H 4 N O 3 ( l ) N 2 O ( g ) + H 2 O ( g ) H = – 5,5 kcal / mol

4) O 3 ( g ) O 2 ( g ) H = – 68,0 kcal / mol

5) N 2 ( g ) + H 2 ( g ) N H 3 ( g ) H = – 11 kcal / mol

6) N 2 ( g ) + H 2 ( g ) N 2 H 4 ( l ) H = 12 kcal / mol

B) Establezca la expresión de equilibrio.

C) Determine lo que sucedería con el equilibrio si:

1) Se agregara más cantidad de reaccionantes.2) Se agregara más cantidad de productos.3) Se disminuyera la presión.4) Se disminuyera el volumen.5) Se aumentara la temperatura.6) Se agregara un catalizador.

10. Ejemplificar reacciones químicas rápidas y lentas de la vida diaria.

11. Describir cómo afecta la velocidad de reacción en la naturaleza de los reactantes.

12. Describir cómo afecta la velocidad de reacción en la concentración de los reactantes.

13. Describir cómo afecta la velocidad de reacción la temperatura.

14. Describir cómo afecta la velocidad de reacción los catalizadores.

15. a) Dibuje un diagrama energético para la evolución de una reacción exotérmica. Muestre en este diagrama las energías de activación del proceso directo y del inverso. Muestre también cómo influiría la presencia de un catalizador y cómo calcular el cambio energético neto en la ecuación.

b) Para la reacción hipotética A + B = C + D en condiciones también hipotéticas, la energía de activación es de 32 KJ/mol. Para la reacción inversa, esa energía es de 58 KJ/mol. Razone si la reacción es exotérmica o endotérmica.

16. Las concentraciones de equilibrio para la reacción :

11

12

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

que se realiza en un matraz de 1 l son respectivamente 0,2 mol/l, 0,1 mol/l y 0,4 mol/l. En ese momento se añaden 0,1 mol de cloro gas. Calcula:

a) Cuál es la nueva concentración de PCl5 (g) en el equilibrio.

b) Cómo podría influir una variación de la presión sobre el sistema.

Resp.a)[PCl5 = 0,45 M.

17. Hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno, todos ellos en estado gaseoso, se encuentran en un matraz de 1 litro, a una temperatura dada, y en equilibrio correspondiente a la reacción:H2 (g) + Br2 (g) = 2 HBr (g) H = -68 KJ Indique como afectaría al equilibrio y a la constante:a) Si se aumenta la temperatura.b) Si se aumenta la presión parcial del HBr.c) Si se aumenta el volumen del recipiente.

18. A) El rearreglo del metil isonitrilo, CH3NC, se estudió en fase gaseosa a 215ºC y se obtuvieron los datos siguientes:

Tiempo (s) [CH3NC]0 0,01652000 0,01105000 0,005918000 0,0031412000 0,0013715000 0,00074

Calcular la velocidad promedio de la reacción para el intervalo entre cada medición.

Resp.2000

B)Utilizando los datos del problema 2, haga un gráfico de [CH3NC] en función del tiempo.Trace las tangentes a la curva a t = 3500 s. Determine la velocidad instantánea a ese tiempo.

Resp. 15)

12

13

El catalizador disminuye la energía de activación (Ea) al formarse un complejo activado de menor energía. El calor de reacción es el mismo en ambos casos ya que depende sólo de la energía de los reactivos y de los productos. b) La reacción citada es exotérmica, los reactivos tienen más energía que los productos, se desprenden 26 KJ/mol. H = -26 KJ/mol.

Resp 16)

b) Según el principio de le Chatelier el equilibrio se desplaza hacia la disminución de volumen al aumentar la presión y al aumento cuando se disminuye la presión. Luego en este caso al aumentar la presión se desplaza a la derecha y al disminuirla a la izquierda.

Resp. 17)RESP. .- a) Se desplaza a la izquierda el equilibrio y la constante disminuye.b) Se desplaza hacia la izquierda sin variar la constante. c) Se mantiene invariable, al existir igual nº de moles a ambos lados del equilibrio

Resp. 18)Resp.Aplicando la expresión de la velocidad:v - CH 3NC t- CH 3NC t o

Para to = 0 y t = 2000 s:v -0,0110 - 0,0165 2,75 10-6 M s-1

2000 - 0Resp.Primero se confecciona el gráfico [CH3NC] vs. tiempo:

13