Problemas de exámenes de Cinética | Tema 1. Velocidad y orden de reacción

Cada problema consta de tres apartados. Para ver las soluciones pulsar el enlace del primer apartado.

2023

1. Cuando en cierta reacción que sigue una cinética del tipo v = k [A]ⁿ se cambia la concentración inicial de A de 0,5 mol dm^–3 a 1,0 mol dm^–3, el tiempo de semivida pasa de 150,0 s a 106,1 s. ¿Se podría calcular la constante de velocidad? (Si se pudiera calcular, dar el valor numérico asociado a las unidades (mol^–1 dm³)^n–1 s^–1 que vengan determinadas por el orden de reacción).

(A). Sí: 1,14·10^–2
(B). Sí: 7,8·10^–3
(C). Sí: 4,6·10^–3
(D). No, poque se desconoce el orden de la reacción.

2. En la reacción que estamos considerando, supongamos que se parte de una concentración inicial [A]₀ y se mide el tiempo de semivida de la reacción. Después se quiere hacer un segundo experimento de modo que el tiempo de semivida sea la mitad del anterior. ¿De qué concentración inicial habrá que partir en este segundo experimento expresada en función de la concentración inicial del primero? (En las siguientes respuestas, “I” denota el primer experimento y “II” el segundo).

(A). ([A]₀)_II= 4 ([A]₀)_I
(B). ([A]₀)_II= 2 ([A]₀)_I
(C). ([A]₀)_II= 1,41 ([A]₀)_I
(D). ([A]₀)_II= ½ ([A]₀)_I

3. Llamemos m al orden que tiene esta reacción (ya averiguado). Si el orden fuese m – 0,5 y la constante tuviera el mismo valor numérico que el de la calculada anteriormente, partiendo de una concentración inicial de 0,5 mol dm^–3 el tiempo de semivida sería de…

(A). poco más de 30 s.
(B). casi minuto y medio.
(C). 106,1 s.
(D). 150 s.

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2022

1. Se ha estudiado la reacción 2 N₂O₅ → 2 N₂O₄ + O₂ midiendo cómo varían con la temperatura (θ) la constante cinética y el tiempo de semivida. Los resultados de dos series de experimentos que se han realizado se muestran conjuntamente en la siguiente tabla (en todos los casos se ha partido de la misma concentración inicial de N₂O₅). El tiempo se mide en segundos y la constante en las unidades que le correspondan según el orden de la reacción.

θ / oC	t½ / s	k
300	3,9·10–5
200	3,9·10–3
150	8,8·10–2
100	4,6
50	7,8·102	8,88·10–4
25		3,30·10–5
0		7,29·10–7
–25		7,31·10–9
–50		2,71·10–11

¿Se podría proponer con estos datos el orden de la reacción?

(A). No
(B). Sí: 0
(C). Sí: 1
(D). Sí: 2

2. ¿Cuánto valdría el tiempo de semivida media a la temperatura de –100 ^oC?

(A). 8,8·10² segundos
(B). Poco más de 3 horas
(C). cerca de 1 año
(D). Unos 8000 millones de años

3. Realizando el experimento a 50 ^oC, ¿cuánto tiempo tardarían en descomponerse las ¾ partes del N₂O₅ inicial?

(A). 26 min
(B). 17,33 min
(C). 9,75 min
(D). Un tiempo muy diferente a cualquiera de los anteriores.

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2021

1. Se llevó a cabo una reacción de orden 2 del tipo A + 2B ⟶ P. Las concentraciones iniciales de A y B fueron 0,075 mol dm^-3 y 0,080 mol dm^-3, respectivamente. Pasada una hora exacta de reacción, la concentración de A había descendido a 0,045 mol dm^-3. Sabiendo que la ley de velocidad de la reacción viene dada por:

calcular la constante de velocidad.

(A). 3,47·10^-3 mol^-1 L s^-1
(B). 12,51 mol^-1 L s^-1.
(C). 4,5·10⁴ mol^-1 L s^-1
(D). El valor que se obtiene difiere en más de un 10% de todos los anteriores.

2. Calcular el tiempo de semivida en términos del reactivo B.

(A). Unos 10³ s
(B). Unas 0,44 h
(C). Unas 2,4 h
(D). El valor que se obtiene difiere de todos los anteriores en al menos un factor de 10.

3. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que se consuma el reactivo limitante?

(A). Unos 2·10³ s
(B). Unas 0,88 h
(C). Unas 4,8 h
(D). Teóricamente, infinito.

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1. 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.

2. 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

3. 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)

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2020

1. Se aplica el método de las velocidades iniciales a la reacción A + 2 B ⟶ P para conocer el orden en A. La concentración de B se puede considerar constante e igual a 1 mol dm^–3. Se obtiene la siguiente tabla de medidas.

105  / mol dm–3 min–1	3,8	25,2	45	62,1
103  / mol dm–3	1,78	4,58	6,15	7,22

¿Cuál es el orden de la reacción en A?

(A). 1
(B). 2
(C). 3
(D). 10

2. ¿Cuál es el valor numérico aproximado del coeficiente de velocidad (basado en las unidades molⁿ dm^3m min^ñ que le correspondan según el orden de la reacción)?

(A). 2·10^–18
(B). 1,2
(C). 11,6
(D). No se puede conocer / No es ninguno de los valores anteriores

3. ¿Cuánto tiempo aproximado tiene que transcurrir para que una concentración inicial de A de 10^–3 mol dm^–3 se reduzca a la cuarta parte, aplicando la aproximación de que la concentración de B permanece constante e igual a 1 mol dm^–3?

(A). Aprox. 11 min
(B). 4,3 h
(C). 2,5·10³ min
(D). No se puede conocer / No es ninguno de los valores anteriores

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1. En una reacción de primer orden del tipo A ⟶ P llevada a cabo en un reactor a volumen constante se parte de 2,4 g de A. Al cabo de 30 minutos quedan 0,5 gramos de esta sustancia. ¿Cuál es el tiempo de semivida de la reacción?

(A). Poco más de 13 min
(B). 15 min
(C). Unos 16 min
(D). Unos 17 min

2. ¿Dentro de cuál de los siguientes intervalos queda la constante de velocidad de la reacción, expresada en s^-1?

(A). (1,  10)
(B). (1·10^-2,  9,9·10^-2)
(C). (1·10^-4,  9,9·10^-4)
(D). (1·10^-6,  9,9·10^-6)

3. Si en vez de haber partido de 2,4 g de A se hubiese partido de doble cantidad, ¿cuánto tiempo tardaría en quedar 0,5 g de A? (Decir el intervalo dentro del que se encuentra el valor calculado).

(A). (1000,  2000] s
(B). (2000,  3000] s
(C). (3000,  4000] s
(D). (4000,  5000) s

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1. Considérese la reacción de descomposición en fase gaseosa de un compuesto AX en A y X₂ (por ejemplo, si AX es NOBr, A sería NO, X sería Br y X₂ sería Br₂). Realizando la reacción a 10 ^oC se han podido medir los valores de la concentración de AX a los 10 y a los 20 segundos, resultando ser, respectivamente, de 0,110 y 0,058 molL^-1. Por otra parte, cuando ha transcurrido el tiempo de vida media, la concentración de X₂ en el reactor es 0,25 molL^-1. ¿Cuál es la constante de velocidad de la reacción a 10 ^oC (con las unidades basadas en mol, L y s que le correspondan según el orden de la reacción)? (Hacer los cálculos con no menos de 4 cifras significativas).

(A). Aprox. 0,005
(B). Aprox. 0,11
(C). Aprox. 0,76
(D). Aprox. 0,81

2. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que solo quede un 10 % del reactivo inicial? (Decir dentro de cuál de los siguientes intervalos está el valor obtenido).

(A). (5, 15] s
(B). (15, 25) s
(C). (30, 40) s
(D). (175, 185) s

3. Si la concentración inicial de reactivo es 0,50 molL^-1 y se hace el experimento a 300 K, han de pasar 0,32 s para que la concentración baje a 0,25 molL^-1. ¿Cuál es la energía de activación de esta reacción admitiendo comportamiento Arrhenius?

(A). En torno a 525 J mol^-1.
(B). En torno a 85 kJ mol^-1.
(C). Se obtiene un valor comprendido entre 25 y 75 kJ mol^-1.
(D). Se obtiene un valor comprendido entre 100 y 150 kJ mol^-1.

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2019

1. Para la reacción de descomposición de un reactivo R en productos se han hecho las siguientes medidas de la concentración de R con el tiempo a una temperatura de 300 K.

t /s	[R] / (molL-1)
0	0,5
171	0,16
720	0,05
1400	0,027

¿De qué orden es la reacción?

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

2. Sabiendo que a 600 K la constante de velocidad de esta reacción tiene un valor numérico de 2,51 (con las unidades basadas en mol, L y s que le correspondan según el orden de la reacción), ¿cuál es el valor de la energía de activación?

(A). 23 kJ mol^-1
(B). 0,03 kJ mol^-1
(C). 112 kJ mol^-1
(D). Falta el dato del factor preexponencial, pero si se toma el valor más típico (A = 1), E_a = –4,6 kcal mol^-1.

3. A 300 K, ¿qué velocidad tiene la reacción cuando la concentración de R es 0,01 M?

(A). 2,5·10^-6 mol L^-1s^-1.
(B). 1,912 mol L^-1s^-1
(C). La 1/50 parte de la velocidad inicial
(D). Su orden de magnitud es 10^-4 mol L^-1s^-1.

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1. Considérense los siguientes datos para la reacción A ⟶ Productos:

[A]0 / molL-1	t½ / min
1,00	18
0,50	34
0,25	72

¿De qué orden es esta reacción?

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

2. ¿Cuál es la constante de velocidad de esta reacción?

(A). 0,028 mol L min^-1
(B). 0,039 min^-1
(C). 0,057 mol^-1 L min^-1
(D). 0,083 mol^-2 L² min^-1

3. ¿Cuánto tiempo (aproximadamente) tiene que pasar para que solo quede un 10 % de la concentración inicial de A si esta es 1,00 M?

(A). Algo más de dos horas y media
(B). Una hora
(C). Una media hora
(D). Poco más de dos minutos y medio