Examen de Cinética Química – Junio 2021 (2s)

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

CUESTIONES

1. ¿Qué unidades tiene la constante cinética en las ecuaciones de velocidad de orden 2?

(A). M^-2s^-2
(B). M^-1s^-1
(C). M^-1s^-2
(D). M^-2s^-1

Solución: B

2. Considérese la reacción de isomerización del ciclopropano (C) en propeno (P): 

en la que tanto la conversión de C en P como la de P en C son de orden 1. ¿Cuál de las siguientes expresiones proporciona el valor de la constante cinética de equilibrio, K, de la reacción?

Solución: D

3. Considérese la hidrólisis en medio alcalino del acetato de etilo
CH₃CO₂Et + NaOH → CH₃CO₂Na + EtOH
¿Por cuál de las siguientes técnicas no se puede seguir cinéticamente esta reacción?

(A). Potenciometría
(B). Espectrometría infrarroja
(C). Polarimetría
(D). Conductimetría

Solución: C

4. Sobre el factor estérico, solo una de las siguientes afirmaciones es falsa:

(A). Se define como ρ = k(exp.) / k(calc.)
(B). Su valor será muy próximo a 1 en la reacción de hidrogenación del etileno.
(C). Da cuenta de hasta qué punto la energía de colisión se distribuye de forma adecuada para que se produzca la ruptura y formación de enlaces.
(D). Da cuenta de la fracción de choques reactivos.

Solución: B. En la teoría de colisiones de esferas rígidas se ha de introducir un factor llamado estérico que tenga en cuenta que las moléculas en realidad no son esferas capaces de reaccionar en todas direcciones sino que, por el contrario, requieren una orientación correcta. Esta circunstancia supone que el factor preexponencial experimental difiera del teórico (la mayoría de las veces el primero es menor que el segundo, pero hay reacciones en que sucede al revés).

El factor estérico se puede definir así:

Como en la teoría de colisiones la constante cinética se calcula así teóricamente:

se podría definir de esta manera la constante experimental en función de un A_CH experimental:

Dividiendo llegamos a

Por lo tanto, un factor estérico igual a 1 indicaría que no hay que tener en cuenta los efectos estéricos.

          Por otro lado, la hidrogenación del etileno es un ejemplo de reacción en la que el factor estérico es muy importante. Se comprende que para que el H₂ se adicione al doble enlace, el choque entre las moléculas tiene que ocurrir de una manera muy concreta (en dicha reacción el factor es muy próximo a 0). 

5. El mecanismo

(A). …es habitual en las reacciones del tipo A + A + M ⟶ A₂ + M.
(B). …conduce a la ecuación , siendo c una constante igual a: .
(C). …es el que sigue la reacción N₂O_2(g) ⟶ 2 NO _(g).
(D). …solo es válido si la masa atómica del metal M es muy superior a la del átomo A.

Solución: A

6. ¿Cómo afecta la presión a la constante de velocidad en las reacciones en disolución?

(A). p aumenta k siempre
(B). p disminuye k siempre
(C). p no afecta a k nunca
(D). Depende del volumen de activación

Solución: D. Se llama volumen de activación, DV^¹, a la diferencia entre el volumen molar del complejo activado y los volúmenes molares de los reactivos. Pues bien, dependiendo de que este volumen de activación sea menor, igual o mayor que 0, las constantes de velocidad aumentarán, no variarán o disminuirán con la presión.

PROBLEMA (Consta de tres apartados)

7. Se sabe que la reacción de descomposición de cierta sustancia S en presencia de un catalizador metálico a altas temperaturas es de orden 0. Al comienzo de la reacción, la concentración de R es 1,01 M. Después de 21,2 min, la concentración ha descendido a 0,419 M. ¿Cuál es la velocidad en ese momento?

(A). 0,0279 mol L^-1 s^-1
(B). 4,65 10^-4 molL^-1s^-1
(C). 0,0198 molL^-1min^-1
(D). O no se puede determinar por falta de datos o no es ninguna de las anteriores.

Solución: B.

8. En otras condiciones se ha comprobado que la sustancia S sigue una cinética de descomposición de primer orden, con una constante de velocidad de 0,76 s^-1. En esas condiciones, si la concentración inicial de S es 1,09 M, ¿cuál será su concentración transcurridos 9,6 s?

(A). 7,4·10^-4 M
(B). 0 M (el reactivo se habrá consumido mucho antes)
(C). 0,122 M
(D). 0,33 M

Solución: A.

9. Finalmente, cuando la reacción de descomposición de S se lleva a cabo en fase gaseosa sin catalizador y a cierta temperatura, la cinética es de orden 2. ¿Cuál de las siguientes series de medidas (concentración/molL^-1, tiempo/segundos) es compatible con ese hecho?

(A). (1,00, 10), (0,50, 20), (0,33, 30)
(B). (4,5, 10), (3,0 20), (1,5, 30)
(C). (1,250, 10), (0,750, 20), (0,250, 30)
(D). (0,100, 10), (0,167, 20), (0,500, 30)

Solución: A.