Problemas de exámenes de Cinética | Tema 6. Reacciones en disolución

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

2024

1. Se quiere estudiar una reacción (de segundo orden) entre iones bromoacetato e iones tiosulfato usando las sales potásicas de ambos reactivos. Esta es la reacción:

BrCH₂COO^– + S₂O₃^2– ⟶ S₂O₃CH₂COO^2– + Br^–

Para ello se hacen 4 experimentos partiendo de distintas concentraciones iniciales de ambos reactivos (concentraciones iguales para ambos). Se miden los valores de las constantes cinéticas, que son los que aparecen en la siguiente tabla:

Se supone que este sistema cumple la siguiente ley del llamado efecto cinético salino:

siendo C una constante; k^∞ la constante de velocidad en condiciones ideales (coeficientes de actividad iguales a 1 para todas las especies o, dicho de otro modo, fuerza iónica cero); e I la fuerza iónica, que se define así:

refiriéndose el sumatorio a todos los i iones existentes en el medio y siendo c la concentración de cada ion y z su carga.

Calcular el valor de dicha fuerza iónica en el experimento en que las concentraciones iniciales de los reactivos son 0,5·10^–3.

(A). 1,25·10^–3 mol dm^–3
(B). 1,50·10^–3 mol dm^–3
(C). 2·10^–3 mol dm^–3
(D). 3·10^–3 mol dm^–3

2. Calcular la constante cinética a dilución infinita.

(A). 0,201 dm³ mol^–1 min^–1
(B). 0,243 dm³ mol^–1 min^–1
(C). 0,275 dm³ mol^–1 min^–1
(D). 0,402 dm³ mol^–1 min^–1

9. Calcular el valor experimental de la constante C de la expresión:

(A). 0,59
(B). Prácticamente 1
(C). 1,04
(D). 1,067

2023

1. En reacciones elementales iónicas bimoleculares se ha propuesto que, para fuerzas iónicas I muy bajas, se puede usar esta relación aproximada:

log (k / k^∞) = A z_B z_C I^1/2

Unos investigadores aplicaron este modelo a la reacción S₂O₈^2– + 2 I^– → 2 SO₄^2– + I₂ en agua a 25 ^oC y sacaron como conclusión que en su etapa determinante de la velocidad intervienen dos iones de cargas –2 y –1. Los datos experimentales con los que trabajaron fueron los que figuran en la siguiente tabla (k es la constante de velocidad de la etapa determinante y su valor viene expresado en las unidades correspondientes del sistema internacional):

Encontrar por el método de mínimos cuadrados el valor que se podría deducir para A con estos datos.

(A). 0,57
(B). 0,96
(C). 1,02
(D). 1,93

2. Usando el valor de A obtenido, calcular cuánto valdría el cociente entre la constante de velocidad k para fuerza iónica 2,45·10^–3 y la constante de velocidad para fuerza iónica nula.

(A). 1,245
(B). 0,0978
(C). Tiende a infinito
(D). El valor que se obtiene es muy diferente a los otros.

3. Llamemos “hipótesis I” a la que establece que en la etapa determinante intervienen dos iones de cargas –2 y–1, e “hipótesis II” a otra que establece que en la etapa determinante intervienen dos iones de cargas –2 y+1. Para un mismo valor de fuerza iónica, ¿se podría calcular el cociente k / k^∞ de la hipótesis II en función del mismo cociente obtenido según la hipótesis I? 

(A). Sí; ambos cocientes valdrían lo mismo.
(B). Sí; ambos cocientes tendrían valores inversos ente sí.
(C). No; el cociente k / k^∞ de la hipótesis II no tendría una relación concreta con el de la hipótesis I, salvo coincidencia casual.
(D). No, porque se trataría de reacciones completamente distintas.