PROBLEMAS DE QUIMICA I

Bilma Yupanqui P.

Una cierta reacción es de primer orden. Sabiendo que luego de 540 s

queda el 32,5% del reactivo ¿Qué tiempo se necesita para que se descomponga el 25 % del reactivo?

• Como es una reacción de primer orden:

• Cuando t = 540s, queda el 32,5% ( del inicial)

• Despejando : K = 2,08x10-3s-

• t =?, si se descompone el25% queda el 75%

•

• Despejando: t =138.3s

Ln

=

ln (CA₀/CA) = Kt

ln (CA₀/0,325CA ₀) = K(540s)

ln (Ca₀/0,75Ca₀) = 2,08x10 -3 s- (t)

• Se ha medido la velocidad en la reacción: A + 2B C a 25 ºC, para lo que se han diseñado cuatro experimentos, obteniéndose como resultados la siguiente tabla de valores:

Sabemos: Velocidad = K • 5,5 x10-6 = K(0,1)α (0,1)β ………….(1)

• 2,2 x10-5 = K(0,2)α (0,1)β ………….(2)

• 1,65 x10-5= K(0,1)α (0,3)β ………….(3)

• 3,3 x10-5= K(0,1)α (0,6)β ………….(4)

Dividiendo: 1/2

5,5 x10-6 K(0,1)α (0,1)β

2,2 x10-5 K(0,2)α (0,1)β

simplificando: 0,25 = (0,5)α

Despejando α = 2

Experimento. [A0] (mol·l–1) [B0] (mol·l–1) V(mol·l–1·s–1)

1 0,1 0,1 5,5 · 10-6

2 0,2 0,1 2,2 · 10-5

3 0,1 0,3 1,65 · 10-5

4 0,1 0,6 3,3 · 10-5

=

Dividiendo 1/3 5,5 x10-6 K(0,1)α (0,1)β

1,65 x10-5 K(0,1)α (0,3)β

0,33 = 0,33 β Despejando β = 1 Reemplazando β y α en 1: 5,5 x10-6 = K(0,1)2 (0,1)1

Despejando: K = 5,5x10-3

a) Orden de : A= 2, B = 1 b) K = 5,5 x10-3

c) Vel = 5,5x10-3(5,02x10 -2 ) 2 (5,02x 10 – 2 )

Vel = 6,95x 10- 7

a) Determina los órdenes de reacción

parciales y total b) La constante de velocidad c) La velocidad cuando las

concentraciones de A y B sean ambas 5,0 · 10–2 M.

=

Se requieren de 47 minutos para que la concentración de una sustancia A disminuya desde 0.75 M hasta 0.25 M. ¿Cual es la constante especifica de velocidad si la reacción de descomposición de A es de primer orden?

• Reacción de primer orden:

La concentración inicial es 0,75M

La concentración final es 0,25M, reemplazando en la ecuación:

Despejando: 2,33x 10-2 min-1.

Ln (Ca₀/Ca) = Kt

Ln (0,75M/0,25M) = K(47min)

A 25°C,la descomposición del pentaóxido de dinitrógeno en dióxido de nitrógeno y oxígeno proporcionó los siguientes datos: Determine la concentración cuando t =950min

t(min) 0 400 600 800

[N2O5] (moles/l) 15,0 6,2 4,0 2,5

Cuando no se conoce el orden, se asume un orden: Considerando que es de primer orden: Como la constante K presenta valores similares, se concluye que la reacción es de primer orden. ln (15/CA) = 2,2x10-3 (950min) CA = 1,86moles/L

Ln (Ca₀/Ca) = Kt Ln (15/6,2) = K(400min) K = 2,2x10-3

Ln (15/4,0) = K(600min) K = 2,2x10-3

Ln (15/2,5) = K(800min) K = 2,2x10-3

A 310° C y presión inicial de 784.3 torr, se descompone una muestra de arsenamina según la reacción de primer orden AsH3 (g) As(s) + 3/2 H2 (g). Sabiendo que a las tres horas la presión alcanza el valor de 878.5 torr, calcular: a) la constante k de velocidad ; b) t1/2

• Sabemos que • Como PV = RTn, P/RT = n/V = C CA₀ = PA₀ /RT , CA = PA /RT Reemplazando en Ecuación

de primer orden:

Datos: PA₀ = 784,3torr , PT = 878,5 torr, nos falta conocer la PA ?

• AsH3 (g) As(s) + 3/2 H2 (g)

• P inicial 784,3 ---

• P cambio - x 3/2 x

• P final 784,3 – x 3/2x

• PT = 878,5 torr = 784,3 – x + 3/2x

• x = 188,4

ln (Ca₀/Ca) = Kt

ln (PA₀ /RT / PA RT ) = Kt

ln (PA₀ / PA ) = Kt

PAsH3 = PA = 784,3 – 188,4 = 595,9 Reemplazando en ln (PA₀ / PA ) = Kt ln (784,3 / 595,9 ) = K(3hr) K = 0,0915 hr – b) t 1/2 = ln 2/k = 0,693/ 0,0915 hr –

t 1/2 = 7,57 hrs.

La vida media para la descomposición radiactiva de primer orden del 14C es 5730 años. En una muestra arqueológica se encuentra madera que posee tan sólo el 72% del 14C que tienen los árboles vivos. ¿Cuál es la edad de la

muestra?

• Reacción de primer orden:

• t 1/2 = ln 2/k K = ln2/ t ½ = 0,693/5730años

K = 1,209 x 10-4 años-1

Sabemos: ln (CA₀ /CA ) = Kt ln (CA₀ / 0,72 CA₀) = 1,209 x 10-4 años-1 t

Despejando: t = 2717,15 años

a) De la gráfica : t ½ = 9,9min = 10 min.

b)K = ln2/ t ½ K = 0,693/10 min = 0,0693min-

c)Velocidad=K[A]

Velocidad =0,0693(1/min)(0,4x10-2 mol/L)

Velocidad = 2,772x10- 4 mol/L min

De la gráfica la CA₀ = 0,8 x10-2 M

el t ½ es cuando la concentración final es la mitad

de la concentración inicial CA = 0,4 x10-2 M

a) Calcular el t ½ b) Calcular el Valor de K c) Calcular el valor de la

velocidad en el t ½

En presencia de CCl4 , el N2O5 se disocia en oxígeno y dióxido de nitrógeno. Si la cinética de este proceso es de orden uno y su constante de velocidad, a 30 ºC, es 1,23 x 10-5: a) ¿Cuáles son las unidades de k? b) ¿Cuál será el valor de la velocidad a 30 ºC si la concentración inicial de reactivo es 0,5 M? c) Si la reacción fuese a 50 ºC, ¿aumentaría la velocidad de reacción? d) Si la concentración inicial del reactivo fuese 0,001 M, ¿cuál sería la velocidad del proceso?

a) Velocidad = K CA

M/s = K (M) K = 1/s

b) Velocidad = 1,23x10-5(1/s) (0,5M)

Velocidad = 6,25 x10-5 (M/s)

c) Si cuando se incrementa la T, la velocidad de reacción aumenta.

d) Velocidad = 1,23x10-5(1/s) (0,001M)=1,23x10-8 M/s

• La velocidad de reacción del proceso A + B C, sigue la ecuación:

V = K[A]2[B]

A partir de estos datos responde a las siguientes cuestiones:

a) Indica el orden parcial de cada reactivo y el orden total de la reacción.

Es una reacción de Segundo Orden para A y de primer Orden para B.

el orden Total es 3.

b) Si aumentamos la temperatura del sistema, ¿afectaría a esta reacción?

Si aumentamos la temperatura, la Velocidad de reacción sería mayor porque las moléculas se encuentran energetizadas (>EK )

c) Si duplicamos la concentración inicial de A, ¿cómo variará la velocidad del proceso? ¿Y si triplicamos la concentración inicial de B?

Sabemos que la velocidad del proceso es: V = K[A]2[B]

Si duplicamos la concentración de A: V = K[2A]2[B]= 4 K[A]2[B]

La velocidad se cuadruplica.

Si triplicamos la concentración de B: V = K[A]2[3B]= 3K[A]2[B]

La velocidad se triplica.

• En un recipiente de 5L que contiene inicialmente 0,4 moles de A, según la reacción:

• 2A B + 2C, al cabo de 200 s quedan 0,2 moles de A.

• Calcular la velocidad media de la reacción en ese periodo de tiempo.

VeloMedia: - ½(ΔCA/Δt) = -1/2(0.2/5 -0,4/5)/200 = 0.0001M/s

• Determinar la concentración de B y C.

- ½(ΔCA/Δt) = (ΔCB/Δt) 0,0001M/s = ΔCB/200s

ΔCB = 0,02M = CB - CB₀ como CB₀ = 0, CB = 0,02M

De la ecuaciòn B + 2C, la C C = 0,04M