Guía N1

Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales

Guía N° 1

“Ejercicios Prueba”

Por:

Katiuska Garnica Profesor: Pedro Robles

Asignatura: Cinética Metalúrgica

Fecha: 27 de Diciembre del 2015


Índice

Marco Teórico………………………………………………………………………………pág.

Ejercicios……………………………………………………………………………………pág.

Desarrollo…………………………………………………………………………………...pág.


Marco Teórico

La termodinámica nos permite saber si una reacción es espontánea o no según factores termodinámicos como entalpía, entropía y energía libre, pero no informa acerca de la rapidez con que se produce el cambio químico. La Cinética Química determinará si una reacción es lenta o rápida al estudiar los factores que determinan la velocidad y el mecanismo, es decir, la etapa o serie de etapas en las que ocurre el cambio.

La velocidad de reacción corresponderá a la rapidez con que tiene lugar una reacción; durante el cambio, la concentración de los reactantes disminuirá, mientras que la concentración de los productos aumentará. La velocidad media, entonces, se medirá a través del cambio de concentración en un periodo determinado de tiempo

A partir de una reacción A è B, donde A está representado por las esferas rojas y B por las esferas azules, en la figura se ilustra cómo cambian las concentraciones a medida que transcurre el tiempo.

En el tiempo cero, en el primer tiesto de capacidad de un litro, se considera que hay un mol de A.


Ejercicios

1. El reactante AB3 se descompone a 800°C en A2 y B2 según la siguiente reacción

2AB3(g) A2(g) + B2(g)

A esa temperatura, la constante de velocidad es de1,07x10-4 [M/min]. Determinar cuánto tiempo tardara en descomponerse totalmente AB3 si la presión inicial de éste es de 3 [atm].

2. Al cabo de 45 minutos en una reacción de primer orden, ha reaccionado sólo el 35% del reactivo. Determinar

a) La constante de velocidad b) El porcentaje del reactivo que queda después de 5 horas.

3. La descomposición de A tiene los valores de constantes de velocidad a distintas temperaturas que se muestran en la tabla. Determinar la energía de activación de la reacción.

K[1/s] 0,048 2.3 49

T[°C] 500 600 700

4. La constante de la velocidad para la descomposición de A a 600 K es de 0,018 ¿Cuál será la constante de velocidad a 720 K sabiendo que la energía de activación de la misma es de 157 [KJ/grmol]?

5. Para cierta reacción química la constante de la velocidad se duplica al aumentar la temperatura desde 250 K a 320 K. calcular:

a) La energía de activación b) La constante de velocidad a 380 K si a 298 es 0,013

6. Considere la reacción siguiente:

2𝑁𝑂(𝑔) + 2𝐻2(𝑔) → 𝑁2(𝑔) + 2𝐻2𝑂(𝑔)

Hallar:

a. La ecuación de velocidad para esta reacción es de primer orden respecto a H2 y de segundo orden con respecto a NO. Escriba la ecuación de velocidad.

b. Si la constante de velocidad para esta reacción a 1000 K es de 6,0x104[M2/s], ¿Cuál es la velocidad de reacción cuando [NO]=0,050[M] y [H2]=0,100 [M]?


c. ¿Cuál es la velocidad de reacción a 1000 K cuando la concentración de NO se duplica, mientras que la concentración de H2 es 0,010 [M]?

7. La reacción AB es de primer orden y k es 3,30x10-5[1/s]. si la concentración inicial de A es 0,5 M y la concentración inicial de B es cero, calcular:

a) La concentración molar de A y B al cabo de 300 minutos. b) El tiempo que demoraría en descomponerse el 70% de A

8. En una reacción de primer orden AB + C, se obtiene experimentalmente que la concentración inicial de A se reduce al 30% en 10 horas, calcular el tiempo necesario para que la concentración de A:

a) Se reduzca al 80% de la inicial b) Se reduzca en un 40%

9. Se obtuvieron los datos siguientes para la reacción en fase gaseosa a 273°C

2𝐴(𝑔) + 𝐵2(𝑔) → +2𝐴𝐵(𝑔)

EXP [A] [B] -rAB[M/s]

1 0,10 0,10 12

2 0,10 0,20 24

3 0,20 0,10 48

4 0,30 0,10 108

Determinar:

a. La ecuación de velocidad b. Calcular el valor de k para la aparición de AB c. ¿Cuál es la relación entre la velocidad de aparición de AB y la velocidad de

desaparición de B2? d. ¿Cuál es la velocidad de aparición de AB cuando [A]=0,075 M y [B2]= 0,25 M? e. ¿Cuál es la velocidad de desaparición de B2 cuando [A]=0,075 M y [B2]=0,185

M?


10. A 120°C la reacción de dimerización en fase gaseosa se describe a partir de la disminución de la presión total con el tiempo según la tabla mostrada.

t[min] 0 10 30 60 90 120 150

Pt[mmHg] 632 591 533 484 453 432 416

Determinar: el coeficiente cinético y el orden de la reacción.

11. La descomposición en fase gaseosa de acetaldehído, CH3CHO, obedece a una cinética de segundo orden. Estudios de reacción realizados a diferentes temperaturas permitirán las determinaciones de sus constantes específicas de velocidad como indica la tabla.

T [K] 703 733 759 791 811 836 865

K [l/mol*K] 0,0110 0,0352 0,105 0,343 0,79 2,14 4,95

a) Determinar la energía de activación y el factor de frecuencia b) Calcular el valor de la constante de velocidad a 500°C c) Si la presión inicial del acetaldehído es de 0,5 [atm] a 500 °C, calcular el tiempo

para 50% de descomposición del acetaldehído 12. Los siguientes datos fueron obtenidos para la descomposición en fase vapor de óxido de

etileno a 414°C

𝐶2𝐻4𝑂(𝑔) → +𝐶𝐻4(𝑔) + 𝐶𝑂(𝑔)

t[min] 0 9 13 18 50 100

Pt[mmHg] 116,5 129.4 134,7 141,3 172,1 201,2


13. Los siguientes datos fueron obtenidos para la reacción en fase vapor. Determinar la ecuación cinética

𝐴(𝑔) → +𝐵(𝑔)

t[min] 0 100 200 300 400

CA[mol/l] 1000 500 333 250 200

14. Los siguientes datos fueron obtenidos para la reacción en fase vapor. Determinar la energía de activación y el factor de frecuencia

𝐴(𝑔) + 𝐵(𝑔) → +𝐶(𝑔) + 𝐷(𝑔)

T [K] 300 311 323 334 344

K[m3/mol*K] 7,9 12,5 16,4 25,6 34,0

15. Dada la ecuación 𝐴(𝑔) → +𝐵(𝑔) en fase vapor. Si se descomponen de los siguientes datos. Determinar la constante de velocidad, el orden de la reacción y la ecuación cinética,

CA[mol/l] 2 1,7 1,4 1 0,8

-rA[mol/l*s] 23,2 18,2 13,6 8,2 5,9

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