Examen de Cinética Química – Junio 2023 (1s)

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

CUESTIONES

1. La reacción en fase gaseosa 2 NO₂ + O₃ → N₂O₅ + O₂ tiene un coeficiente de velocidad de 2,0·10⁴ dm³ mol^–1 s^–1 a 300 K y su energía de activación es de 9,2 kJ mol^–1. ¿Cuál es el orden de esta reacción?

(A). 0
(B). 1
(C). 2
(D). 3

2. Supóngase el siguiente mecanismo de reacciones elementales unimoleculares:

Si la etapa determinante de la velocidad es la segunda (B ⇄ C), ¿cuál de las siguientes afirmaciones es aceptable?

(A). k₂ tiene que ser exactamente igual a k_–2
(B). k₂ ≈ k₃
(C). k₃ ≪ k₂ y k₃ ≪ k_–2
(D). k₂ ≪ k_–1

3. Se está estudiando cinéticamente la reacción A + 2B → 2C + 3D en fase líquida por la técnica experimental del flujo continuo, que se ilustra en la siguiente imagen:

Si A y B se mezclan en las proporciones estequiométricas y la reacción es irreversible, solo una de las siguientes afirmaciones referidas al punto P es cierta:

(A). En P, la concentración de C será igual a 3/2 de la de D.
(B). En P, las concentraciones de los productos y los reactivos serán constantes con el tiempo.
(C). En P, la concentración de D será el triple que la inicial de A.
(D). Si la velocidad del flujo se mantiene constante, P es el punto en el que se hace la observación de la propiedad adecuada durante todo el experimento.

4. Una de las siguientes afirmaciones relacionadas conlas hipótesis de la teoría de colisiones es incorrecta.

(A). Durante la reacción no se mantiene la distribución de equilibrio de Maxwell-Boltzmann para las velocidades moleculares.
(B). Para que se produzca una reacción entre las moléculas estas deben chocar.
(C). No todos los choques entre moléculas de reactivos producen reacción.
(D). Cada molécula se considera esférica, con un radio constante.

5. Se ha propuesto que la hidroxilamina se descompone en fase gaseosa según el siguiente mecanismo en dos etapas:

Si la velocidad para esta reacción se define como v = k [NH₂OH], ¿cuál de las siguientes igualdades se cumple aproximadamente cuando la concentración de NH₂OH es muy alta?

(A). k = k_a’
(B). k = k_a [NH₂OH]
(C). k = k_a k_b
(D). k = k_a k_b / k_a’

6. Considérense las siguientes reacciones elementales en medio acuoso de fuerza iónica 0,001:

1) CH₃Br + OH^– → CH₃OH + Br^–
2) ClCH₂COO^– + OH^– → HOCH₂COO^– + Cl^–
3) [Co(NH₃)₅Br]²⁺ + NO₂^– →[Co(NH₃)₅NO₂]²⁺ + Br^–

¿Qué sucederá teóricamente con el valor de k de cada una de las tres reacciones si se disminuye la fuerza iónica?

(A). En las reacciones 1 y 2, k aumentará; en la 3, k disminuirá.
(B). En la reacción 1, k no variará; en la 2, disminuirá; en la 3, aumentará.
(C). No variará en ninguna porque las cargas están equilibradas.
(D). En la reacción 1, k no variará; en la 2 y en la 3, aumentará, pero más en la 3.

PROBLEMA (Consta de tres apartados)

7. Sea la reacción elemental entre el monóxido de nitrógeno y el ozono para dar dióxido de nitrógeno y oxígeno. Considérese que todas estas moléculas son esferas rígidas y que el diámetro de la molécula de monóxido de nitrógeno es 2,80 A. Sabiendo que la constante de velocidad en la teoría de colisiones de esferas rígidas viene dada por:  

y que el factor preexponencial teórico para esta reacción a 500 K vale 2,73·10¹⁴ cm³ mol^–1 s^–1, decir dentro de qué intervalo de los siguientes se encuentra el valor que se calcula para el diámetro de la molécula de ozono según esta teoría. (Los pesos atómicos de N y O son, respectivamente, 14,01 y 16,00).

(A). [3,00,  3,40) Å
(B). [3,40,  3,80) Å
(C). [3,80,  4,20) Å
(D). [4,20,  4,60) Å

8. Se ha estudiado también esa reacción a otra temperatura, 300 K, midiéndose experimentalmente un factor preexponencial de 6,20·10⁵ m³ mol^–1 s^–1. ¿Qué valor aproximado tendría el factor estérico a 300 K?

(A). 3·10^–9
(B). 2,3·10^–3
(C). 2,9·10^–3
(D). 3,4·10²

9. En estos mismos experimentos hechos a 300 K también se pudo determinar la energía de activación, que resultó ser de 13,9 kJ mol^–1. ¿Qué valor tiene la constante de velocidad experimental a esa temperatura sabiendo que esta se define de forma análoga a la constante de velocidad teórica?

(A). 2,36·10³ m³ mol^–1 s^–1
(B). 6,20·10⁵ m³ mol^–1 s^–1
(C). 8,02·10⁵ m³ mol^–1 s^–1
(D). El valor que se obtiene es muy diferente de los anteriores.