Examen de Cinética Química – Junio 2024 (1s)

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

CUESTIONES

1. El coeficiente de velocidad de la reacción en fase gaseosa

2 NO₂ + O₃ → N₂O₅ + O₂

es 2,0·10⁴ mol^–1 dm³ s^–1 a 300 K. ¿Alguno de los siguientes es el orden de la reacción: 0, 1, 2?

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

2. Supongamos cierta reacción que tiene el siguiente mecanismo:

A + B → C + D
C + C → F
F + B → A + A + G

Se sabe que C es un intermedio de reacción. Dadas las siguientes afirmaciones, decir si una o varias son verdaderas:

1. La reacción global podría ser 3B → 2D + G.
2. A podría ser un catalizador.
3. C es el único intermedio que puede existir.

(A). Son verdaderas la 1 y la 2
(B). Son verdaderas la 1 y 3
(C). Son verdaderas la 2 y 3
(D). No, ninguna de las otras afirmaciones es correcta.

3. Una de las siguientes técnicas de estudios cinéticos suele generar especies reactivas:

(A). La de quimioluminiscencia
(B). La fotolisis de destello
(C). Las de relajación
(D). Las de flujo

4. ¿En todas las reacciones un aumento de T produce un aumento de la constante cinética k?

(A). Sí, en todas.
(B). En todas excepto en aquellas en las que el factor preexponencial de Arrhenius es negativo.
(C). La constante k aumenta con T solo si la energía de activación es negativa.
(D). No, en todas no.

5. El mecanismo de Lindemann para reacciones unimoleculares en fase gaseosa se puede generalizar considerando que cualquier molécula M existente en el reactor puede activar energéticamente a las moléculas de reactivo (M es principalmente el propio reactivo, pero también puede ser sustancias inertes e incluso los productos). En el caso de una isomerización unimolecular en presencia de moléculas M, las etapas del mecanismo de Lindemann son estas:

siendo A el reactivo y P la sustancia a la que se isomeriza. La ecuación de velocidad vendría dada por:

d[P] / dt = k [A]

¿Cómo se calcularía k en el caso conocido como “límite de bajas presiones”, es decir, cuando la concentración de A es muy baja?

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

6. Cuando la fuerza iónica de una disolución en la que existen dos especies A y B es muy baja, el logaritmo del cociente entre la constante cinética (k) y la constante cinética a dilución infinita (k₀) es proporcional a la raíz cuadrada de la fuerza iónica (I), siendo la constante de proporcionalidad aproximadamente igual al producto de las cargas de las especies. En las siguientes 6 reacciones se ha estudiado la variación de log (k / k₀) en función de I^½:

1) [Cr(urea)₆]³⁺ + H₂O ⟶
2) Co(NH₃)₅Br²⁺ + OH^– ⟶
3) CH₂ClCOO^– + OH^– ⟶
4) Fe²⁺ + Co(C₂O₄)³⁻ ⟶
5) S₂O₈^2– + I^– ⟶
6) Co(NH₃)₅Br²⁺ + Hg²⁺ ⟶

y se han obtenido las 6 rectas que se muestran en el gráfico numeradas con números romanos:

¿Cuál de los siguientes pares de correlaciones entre reacciones y rectas es válido?

(A). 4 ⟶ VI; 3 ⟶ III
(B). 6 ⟶ I; 3 ⟶ VI
(C). 5 ⟶ II; 2 ⟶ III
(D). 1⟶ IV; 4 ⟶ I

PROBLEMA

(Consta de tres apartados)

7. 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

8. 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