3 QUIMICA Schaum

360 CAPÍTULO 20 VELOCIDAD DE LAS REACCIONES
¿Qué ley de velocidad es consistente con los datos anteriores y cuál es el mejor valor promedio para la constante de
velocidad, expresada en segundos y unidades de concentración molar?
Resp.
Velocidad = k[A] 2 [B], k = 4.6 × 10 −3 L 2 · mol −2 · s −1
20.24. Se estudió la descomposición de la sustancia A a temperatura constante, el conjunto de datos experimentales que se obtuvo
se registró en la tabla siguiente. ¿La reacción es de primero o de segundo orden respecto de A? Sugerencias: primero elabore
una gráfica de log([A]/[A] 0 ) en función de t, con varios puntos. Luego calcule la relación (∆[A]/ ∆t)/[A] 2 ) y compare
los resultados dentro de varios intervalos cortos.
t/min 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
[A]/(mol/L) 0.462 0.449 0.437 0.426 0.416 0.406 0.396 0.387 0.378 0.370 0.362 0.354 0.347
Resp. Reacción de segundo orden
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN Y MECANISMOS DE REACCIÓN
20.25. La constante de velocidad para la descomposición de primer orden del óxido de etileno en CH 4 y CO se puede describir
con la ecuación:
log k(en s −1 ) = 14.34 − 1.25 × 104 K
T
a) ¿Cuál es la energía de activación de esta reacción? b) ¿Qué valor tiene k a 670 K?
Resp. a) 239 kJ × mol −1 ; b) 5 × 10 −5 s −1
20.26. La descomposición de primer orden del N 2 O 4 gaseoso en NO 2 tiene un valor de k = 4.5 × 10 3 s −1 a 1°C y una energía de
activación de 58 kJ × mol −1 . ¿A qué temperatura tendría k el valor 1.00 × 10 4 s −1 ?
Resp. 10°C
20.27. Frecuentemente los bioquímicos definen Q 10 , para una reacción, como la relación de la constante de velocidad a 37°C entre
la constante de velocidad a 27°C. ¿Cuál será la energía de activación para una reacción que tiene un valor de Q 10 = 2.5?
Resp. 71 kJ · mol –1
20.28. Entre las reacciones gaseosas que son importantes para la comprensión de los fenómenos de la alta atmósfera, el H 2 O
y el O reaccionan de manera bimolecular para formar dos radicales OH. Para esta reacción, ∆H = 72 kJ a 500 K y
E a = 77 kJ · mol –1 . Estime el valor de E a para la recombinación bimolecular de dos radicales OH que vuelven a formar
H 2 O y O.
Resp. 5 kJ · mol –1
20.29. El H 2 y el I 2 reaccionan bimolecularmente en fase gaseosa para formar HI. Éste, a continuación, se descompone bimolecularmente
en H 2 e I 2 . Se pudieron medir las energías de activación para estas dos reacciones a una temperatura de 100°C
y resultaron 163 kJ · mol –1 y 184 kJ · mol –1 , respectivamente. A partir de estos datos, calcule el valor de ∆H para la reacción,
en fase gaseosa, H 2 + I 2 2HI a 100°C.
Resp. –21kJ
20.30. Proponga la ecuación de la ley de velocidad para la reacción 2A + B → productos, si el primer paso es la dimerización
reversible de A (2A A 2 ), seguida de la reacción de A 2 con B en un paso bimolecular. Suponga que la concentración de
A 2 en el equilibrio es muy pequeña comparada con [A].
Resp. Velocidad = k[A] 2 [B]
20.31. Se estudió la reacción siguiente en disolución acuosa:
2Cu 2+ + 6CN − → 2[Cu(CN) 2 ] − + (CN) 2
y se encontró que la ley de la velocidad es k[Cu 2+ ] 2 [CN – ] 6 . Si el primer paso es la rápida aparición del equilibrio de la formación
del complejo [Cu(CN) 3 ] – , el cual es relativamente inestable, ¿qué paso limitante de la velocidad podría explicar los
datos cinéticos observados? (El ion [Cu(CN) 3 ] – es inestable con respecto al paso inverso de la formación del complejo.)
Resp. Descomposición bimolecular: 2[Cu(CN) 3 ] − → 2[Cu(CN 2 )] − + (CN) 2