Examen de Cinética Química – Septiembre 2019

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

CUESTIONES

1. Según Arrhenius, la constante cinética (k) depende de un factor de frecuencia y de una energía de activación. ¿Cómo es esta dependencia?

(A). k es mayor a mayor A y mayor E_a.
(B). k es mayor a menor A y mayor E_a.
(C). k es mayor a mayor A y menor E_a.
(D). k es mayor a menor A y menor E_a.

Solución: C.

2. Considérese la siguiente reacción de descomposición del N₂O₅(g):

2 N₂O₅(g) → 4 NO₂(g) + O₂(g)

Para dicha reacción se ha propuesto el siguiente mecanismo (las constantes de velocidad se indican entre paréntesis):

N₂O₅ → NO₂ + NO₃                              (k₁)
NO₂ + NO₃ → N₂O₅                              (k_-1)
NO₂ + NO₃ → NO₂ + O₂ + NO               (k₂)
NO + N₂O₅ → NO₂ + NO₂ + NO₂               (k₃)

Solo una de las siguientes expresiones para la velocidad es aceptable.

Solución: A.

3. En el contexto de las técnicas experimentales para el estudio de la cinética de las reacciones químicas, ¿qué representa la siguiente figura?

(A). Esquema para estudiar la cinética de la reacción por potenciometría.
(B). Esquema para hacer estudios por el método de relajación basado en la aplicación de campos eléctricos instantáneos de elevada intensidad.
(C). Es un sistema de fotolisis de destello.
(D). Es un sistema de flujo continuo.

Solución: D.

4. Estúdiese la imagen bajo estas líneas. Corresponde a la reacción entre un átomo de hidrógeno H_a y una molécula de dihidrógeno (H_b–H_c), aproximándose el uno a la otra a lo largo de la línea que une los centros (es decir, con un ángulo  de 180 grados). Dígase cuál de las siguientes afirmaciones sobre la imagen es cierta.

A). El eje Z es la energía potencial; los ejes X e Y representan distancias; los puntos discontinuos 2 señalan el camino de reacción; el punto 3 representa a los átomos separados unos de otros (H_a, H_b, H_c).
(B). Si el eje Y es la distancia entre H_a y H_b, el punto 1 representa al estado inicial (H_a + H_b–H_c), el punto 3 al estado de transición y el punto 4 al estado final (H_a–H_b + H_c).
(C). Según qué distancias estén representadas en los ejes X e Y, el estado inicial de la reacción puede ser indistintamente el punto 1 o el 4; el punto 5 representa a los átomos separados unos de otros (H_a, H_b, H_c).
(D). Los puntos 3 y 5 son puntos de silla.

Solución: C.

5. Para la reacción 2 NO(g) + O₂(g) ⟶ 2 NO₂(g) se ha propuesto (entre otros) este mecanismo:

del que se deduce esta ecuación de velocidad:  

¿Cómo puede estar de acuerdo esta expresión con el hecho comprobado experimentalmente de que la reacción es de orden 3?

(A). Porque se supone que k₁’ es tan pequeña que se puede despreciar.
(B). Porque el orden de reacción (exponente de la concentración) respecto a NO es 2 y respecto a O₂ es 1.
(C). Porque (2 k₁ k₂) / (k₁’ + k₂) es una constante.
(D). Porque la velocidad de la reacción (2) es mucho mayor que la de (3).

Solución: D.

6. Al aumentar la fuerza iónica del medio, la velocidad de una reacción entre iones…

(A). aumenta tanto si los iones son del mismo signo como si son de signo opuesto.
(B). aumenta si los iones son del mismo signo, pero disminuye si son de signo opuesto.
(C). disminuye si los iones son del mismo signo, pero aumenta si son de signo opuesto.
(D). disminuye tanto si los iones son del mismo signo como si son de signo opuesto.

Solución: B. Existe esta relación entre la constante de velocidad y la fuerza iónica en reacciones en disolución acuosa entre los iones A y B, siendo sus cargas, respectivamente, z_A y z_B:

(k₀ es una contante de velocidad de referencia; I es la fuerza iónica del medio). Por lo tanto, es fácil comprobar que si ambos iones tienen el mismo signo el término 1,02 z_A z_B √I  será positivo y logk > logk₀, pero si ambos iones tienen signo opuesto, el término 1,02 z_A z_B √I será negativo y logk < logk₀.

PROBLEMA (Consta de tres apartados)

7. Se ha estudiado la reacción de isomerización del cloruro de bis (etilendiammina) diclorocobalto(III) en metanol por espectrofotometría visible aprovechando el hecho de que a 540 nm el isómero cis (que llamaremos C) presenta una fuerte absorción, mientras que el isómero trans apenas absorbe. Se han medido las absorbancias de la mezcla conforme avanza el tiempo:

¿Dentro de qué intervalo de los siguientes se encuentra el valor de la constante de velocidad?

(A). (8,8 ± 1)·10^-5 s^-1
(B). (5,3 ± 1)·10^-3 s^-1
(C). (3,2 ± 1)·10^-1 s^-1
(D). Ninguno de los otros intervalos

Solución: A.

8. ¿Cuánto vale el tiempo de vida media de esta reacción?

(A). Aproximadamente 2,65·10^-3 s^-1
(B). Unos 140 s
(C). Unos 131 min
(D). Unas 26,3 horas

Solución: C.

9. ¿Cuánto queda del isómero cis cuando la absorbancia de la mezcla es 0,011?

(A). Entre el 0 y el 10 %
(B). Entre el 10,01 y el 25 %
(C). Entre el 25,01 y el 45 %
(D). Entre el 45,01 y el 70 %

Solución: A.