UNIVERSIDAD DEL VALLE. FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTEAREA DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTALCURSO DE FISICOQUÍMICA AMBIENTALPROFESORA: LUZ EDITH BARBA HO

TALLER SOBRE CINÉTICA

1. Si se miden las concentraciones en moles / litro, y el tiempo en segundos. Cuáles son las unidades de la constante de velocidad para: a) Una reacción de primer orden. b) Una reacción de segundo orden. c) Una reacción de tercer orden.

2. En la reacción entre el cloro gaseoso y el óxido nítrico,

2NO + Cl2 2 NOCl

Se encuentra que si se dobla la concentración de los dos reaccionantes, aumenta la velocidad por un factor de ocho, pero doblando sólo la concentración del cloro, la velocidad sólo se duplica. ¿Cuál es el orden de la reacción con respecto al óxido nítrico y al cloro?3. Un átomo excitado electrónicamente puede hacerse fluorescente o puede

perder su energía por choque con otra molécula. Por ejemplo:

k1

Hg* Hg + hv

k2

Hg* + Ar Hg + Ar

Estas reacciones son procesos elementales. ¿Cuál es la ley de velocidad de cada uno de ellos?4. La descomposición del pentóxido de nitrógeno gaseoso N2O5, ocurre según la

reacción.

N2O5 2NO2 + ½ O2

La ley de velocidad que se encuentra experimentalmente es

- d N 2O5 . = K N2O5 dt

y el mecanismo de la reacción es:

kN2O5 NO2 + NO3 (equilibrio rápido)

k2

NO2 + NO3 NO2 + O2 + NO (lento)

k3

NO + NO3 2 NO2 (rápido)

a. Mostrar que este mecanismo es concordante con la ley de velocidad, y expresar la constante de velocidad experimental en función de la constante de velocidad en el proceso elemental.

b. sí k = 5 x 10 –4 seg. ¿Qué tiempo tomará antes que la concentración del N2O5

descienda a un décimo de su valor original?5. Los datos siguientes dan la concentración del butadieno gaseoso en función

del tiempo, a 45ºC. Determinar el orden de la reacción (1 ó 2) y calcular la constante de velocidad.

6. Para la reacción del hidrógeno con el yodo, la constante de velocidad es 2.45 x 10 –4 l. mol –1seg –1 a 302ºC y 0.95 a 508ºC.

a. Calculé la energía de activación y el factor de frecuencia para esta reacción.b. ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad a 400ºC?7. Una sustancia se descompone según una ecuación de velocidad de segundo

orden. Sí la constante de velocidad es 6.8 x 10 –4 mol –1seg –1. Calcule la vida media de la sustancia.

a. Si la concentración inicial es 0.05 mol/l. b. Si es 0.01 mol/l8. Una cierta reacción es de primer orden, después de 540 seg. queda el 32.5%

del reactivo reaccionante. a) Calcule la k. b)Qué tiempo se necesitaría para que se descomponga el 25% del reaccionante.

9. Para la descomposición de la glucosa en solución acuosa se obtuvieron los siguientes resultados:

GLUCOSA (mol/dm3) 56.0 55.3 54.2 52.5 49.0

TIEMPO (minutos) 0 45 120 240 480Demuéstrese que la reacción es de primer orden y calcúlese la constante de velocidad para el proceso y el tiempo de vida media para la glucosa bajo esas condiciones.10. Una sustancia se descompone de acuerdo a una reacción de orden cero con

una constante de velocidad k ¿Cuál será la expresión para el período de vida media cuando la concentración inicial es a ?

11. Un isótopo radioactivo producido artificialmente se descompone de acuerdo a una cinética de primer orden con emisión de partículas . La vida media es de 15 minutos. ¿En qué tiempo se habrá descompuesto el 80% de la muestra?

12. A 378.5 ºC el período de vida media para la descomposición térmica de primer orden del óxido de etileno es 363 minutos y la energía de activación de la reacción es 52000 cal/mol. De estos datos estime el tiempo requerido para que el óxido de etileno se descomponga un 75% a 450 ºC.

T (seg) C (moles/l) T (seg) C (moles/l)195 1.62 x 10 -2 4140 0.89 x 10 –2

604 1.47 x 10 -2 4655 0.80 x 10 -2

1246 1.29 x 10 –2 6210 0.68 x 10 -2

2180 1.10 x 10 -2 8135 0.57 x 10 -2