Problemas de exámenes de Cinética | Tema 3. Métodos experimentales

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

2025

1. El hidrógeno molecular presenta dos isómeros de espín: el ortohidrógeno y el parahidrógeno. La conversión del primero en el segundo en ciertas condiciones y a 923 K tiene los siguientes periodos de semirreacción en función de la presión inicial:

p0 / mmHg	50	100	200	400
t½ / s	645	450	318	222

El orden de la reacción es distinto de 1. Teniendo en cuenta la expresión general del tiempo de semivida para reacciones de orden ≠ 1:

(siendo n el orden de la reacción y viniendo k expresada en unidades basadas en la presión), ¿cuál de los siguientes métodos no permitiría calcular el orden de reacción?

(A). Plantear sistemas de ecuaciones con dos incógnitas con los pares de datos del enunciado para calcular un valor de n por cada sistema, obteniendo finalmente la media de todos los valores de n calculados.  
(B). Dar a n un valor arbitrario (p. ej. n = 0) para calcular k a partir de cualquier pareja de datos (t_1/2, p₀) de la tabla. Como k es constante, utilizar el valor calculado de k junto con otro par de valores (t_1/2, p₀) distinto. La ecuación tendrá, entonces, una sola incógnita (n).
(C). Representar ln p₀ frente a ln t_1/2.
(D). Representar la función log(t_1/2 / p₀) frente a log p₀.

2. ¿Cuál es el orden de la reacción?

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

3. ¿Dentro de qué intervalo se encuentra el valor de la constante k expresada en atm^–½ s^–1?

(A). [10^–3, 10^–2]
(B). [10^–2, 10^–1]
(C). [10^–1, 1]
(D). El valor que se obtiene es muy diferente de los señalados.

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1. La reacción de isomerización cis-trans de cierta sustancia S (S_cis → S_trans) llevada a cabo en un disolvente no absorbente de radiación es de orden 1. Para estudiar esta reacción se mide la variación con el tiempo de la absorbancia (A) de la mezcla a determinada longitud de onda, obteniéndose estos datos:

A	t / min
0,159	0
0,148	20
0,136	47
0,121	80
0,111	107
0,100	140
0,045	∞

Se puede considerar que al inicio de la reacción solo existe el isómero cis, y al final solo el trans. ¿Cuál es la expresión aproximada de la ley de velocidad expresando la constante cinética en unidades del sistema internacional?

(A). v = 8,67·10^–5 [S_cis]
(B). v = 3,31·10^–2 [S_cis]
(C). v = 2·10^–1 [S_cis]^½ [S_trans] ^½
(D). v = 3,1·10^–1 [S_cis]^¾ [S_trans]^¼

2. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir aproximadamente para que quede 1/8 de la cantidad inicial de isómero cis?

(A). Unos 181 min
(B). Unos 400 min
(C). Unos 917 min
(D). Se obtiene un valor muy diferente de los indicados.

3. ¿Qué valor aproximado tendrá la absorbancia transcurridas 6 horas desde el inicio de la reacción?

(A). A = 0,045
(B). A = 0,048
(C). A = 0,062
(D). A = 0,075

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2022

1. La 4-hidroxi-4-metil-2-pentanona (HMP) experimenta en medio alcalino una descomposición irreversible que produce dos moléculas de acetona (A), siendo esta reacción de orden 1. Se prepara una disolución 0,080 M del compuesto a 18 ^oC y se sigue la cinética de la descomposición por dilatometría, es decir, midiendo el cambio de volumen de la disolución conforme transcurre la reacción, cambio que es directamente proporcional tanto a la concentración del reactivo como a la del producto. El cambio de volumen se aprecia porque va variando con el tiempo la altura del líquido en un capilar que está conectado al recipiente donde se realiza la reacción. Las medidas se dan en la siguiente tabla.

t / s	ht / mm
0	83,46
9300	66,42
18900	53,58
29100	43,42
44100	33,42
∞	18,01

¿Cuál de las siguientes expresiones relaciona aproximadamente la altura medida en el capilar (h) con las concentraciones [HMP] y/o [A]?

2. ¿Cuánto vale la constante cinética de la reacción?

(A). 2,1·10^–5 s^–1
(B). 3,3·10^–5 s^–1
(C). 1,1·10^–3 s^–1
(D). El valor que se obtiene difiere mucho de los dados en las otras respuestas.

3. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que la altura del capilar baje a 50,735 mm (que es la posición central entre la altura inicial y la final)?

(A). 21831 s
(B). 22345 s
(C). 23021 s
(D). El tiempo de semivida de la reacción

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1. Se hidrolizó una cierta cantidad de acetato de metilo en disolución acuosa acidulada con HCl 0,05 mol dm^–3 a 25 °C. Extraídas muestras de 25 cm³ de la mezcla reaccionante cada cierto tiempo t y valoradas con disolución de NaOH, los volúmenes de base requeridos para la neutralización en función de t fueron los siguientes:

t /min	0	21	75	119	∞
V / cm3	24,4	25,8	29,3	31,7	47,2

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

(A). La concentración del éster es proporcional a V_∞ – V_t para cualquier valor de t.
(B). La reacción produce CH₃COOH y CH₃OH.
(C). El ácido clorhídrico se añade para que sus protones funcionen como catalizadores.
(D). Lo más probable es que el orden observado de la reacción sea 2 porque los reactivos son CH₃COOCH₃ y H₂O.

2. Calcular la constante de velocidad observada en las unidades (mol^–1 dm³)^m s^–1 que le correspondan según el orden de la reacción.

(A). Aprox. 5,4·10^–5
(B). Aprox. 1·10^–3
(C). Aprox. 6,2·10^–2
(D). Aprox. 3,7

3. ¿Cuánto tiempo tiene que pasar para que la concentración de CH₃COOH sea un cuarto de su concentración final? (Redondear el resultado a medias horas y horas completas).

(A). Aprox. 7 horas
(B). Aprox. 3,5 horas
(C). Aprox. 2,5 horas
(D). Aprox. 1,5 horas

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2021

1. Para una reacción A(g) → B(g) + C(g), que sigue una cinética de orden 2 y que se lleva a cabo en un recipiente cerrado a 300 K, la presión total varía de 600 mmHg a 663 mmHg en 33 minutos. Inicialmente en el recipiente solo existe el gas A. Calcular la constante de velocidad aproximada en L mol^–1 min^–1.

(A). 4,8·10^–6 L mol^–1 min^–1
(B). 5,9·10^–6 L mol^–1 min^–1
(C). 0,11 L mol^–1 min^–1
(D). El valor que se obtiene difiere en más de un 10% de todos los anteriores.

2. Calcular la presión total al cabo de 1 hora.

(A). 495 mmHg
(B). 705 mmHg
(C). 3,7 atm
(D). El valor que se obtiene difiere en más de un 10% de todos los anteriores.

3. ¿Cuánto tiempo tiene que pasar para que la concentración de A se reduzca a la mitad?

(A). Cerca de 1 s
(B). Unos 12 min
(C). Unas 4,7 h
(D). El valor que se obtiene difiere en más de un 10% de todos los anteriores.

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2019

1. 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:

A	0,108	0,096	0,081	0,060	0,005
t / min	20	47	80	140	∞

¿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

2. ¿Cuánto vale el tiempo de semivida de esta reacción?

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

3. ¿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 %