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metodo integral, Apuntes de Cinética Química y Catálisis

Asignatura: Cinetica Aplicada, Profesor: Ruben Fonseca, Carrera: Ingeniero Químico, Universidad: UPV-EHU

Tipo: Apuntes

2016/2017

Subido el 16/11/2017

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Euskal Herriko
Unibertsitatea
Universidad
del País Vasco
eman ta zabal zazu
PROBLEMAS DE CINÉTICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS
TEMA 1. EL ALCANCE DE LA CINÉTICA
1. La constante de velocidad de una reacción elemental de primer orden es 2,5 10-5 s-1.
¿Cuál será la velocidad en mol cm3 s-1 cuando la concentración de reactivo sea de
210-3 mol cm-3?
2. La velocidad de una reacción elemental, representada por A + B Productos, es
4,5×10-7 mol cm-3 s- 1 cuando la concentración del reactivo A es 1,5×10-2 mol l-1 y la del
reactivo B es 2,5×10-3 mol l-1.
a) Calcule la constante de velocidad de la reacción en las siguientes unidades:
(cm3mol-1 s-1), en (l mol-1 s-1) y en el SI de unidades (m3mol-1 s-1)
b) Calcule la velocidad de la reacción en (mol cm-3 s-1) y en el SI (mol m-3 s-1), cuando
las concentraciones de ambos reactivos es 2,5×10-3 mol l-1.
3. La energía de activación para una determinada reacción es 9,32×104 J mol-1. La
constante de velocidad a 27 ºC es 1,25×10-2 l mol-1 s-1.
a) Determine la constante cinética a 127 ºC.
b) Determine a qué temperatura esta misma reacción tendrá una constante cinética
k= 2,5×10-2 l mol-1 s-1.
4. En muchos textos se indica que, de forma aproximada, por cada 10 ºC de aumento en
la temperatura la velocidad de reacción se duplica.
a) Establezca la relación entre la temperatura y la energía de activación de la reacción
para que el enunciado del problema se cumpla de forma exacta.
b) Determinar la energía de activación de una reacción en la que la velocidad de
reacción se duplica cuando la temperatura pasa de 25 ºC a 35 ºC.
c) Para esta misma energía de activación, determine la variación de la velocidad de
reacción cuando la temperatura se incrementa de 35 a 45 ºC.
d) Explique brevemente (en un párrafo) las conclusiones que puede deducir de los
resultados anteriores.
5. Se han obtenido los siguientes datos de la velocidad inicial de la reacción elemental
A + 2B 2P, cuando las concentraciones iniciales de los reactivos son CA0 = 1 M y
CB0 = 1,5 M
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del País Vasco^ Universidad Euskal Herriko Unibertsitatea

PROBLEMAS DE CINÉTICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS

TEMA 1. EL ALCANCE DE LA CINÉTICA

  1. La constante de velocidad de una reacción elemental de primer orden es 2,5 10 -5^ s-1. ¿Cuál será la velocidad en mol cm^3 s-1^ cuando la concentración de reactivo sea de 2 10 -3^ mol cm-3?
  2. La velocidad de una reacción elemental, representada por A + B Productos, es 4,5×10-7^ mol cm-3^ s-1^ cuando la concentración del reactivo A es 1,5×10-2^ mol l-1^ y la del reactivo B es 2,5×10-3^ mol l-1. a) Calcule la constante de velocidad de la reacción en las siguientes unidades: (cm^3 mol-1^ s-1), en (l mol-1^ s-1) y en el SI de unidades (m^3 mol-1^ s-1) b) Calcule la velocidad de la reacción en (mol cm-3^ s-1) y en el SI (mol m-3^ s-1), cuando las concentraciones de ambos reactivos es 2,5×10-3^ mol l-1.
  3. La energía de activación para una determinada reacción es 9,32×10^4 J mol-1. La constante de velocidad a 27 ºC es 1,25×10-2^ l mol-1^ s-1. a) Determine la constante cinética a 127 ºC. b) Determine a qué temperatura esta misma reacción tendrá una constante cinética k = 2,5×10-2^ l mol-1^ s-1.
  4. En muchos textos se indica que, de forma aproximada , por cada 10 ºC de aumento en la temperatura la velocidad de reacción se duplica. a) Establezca la relación entre la temperatura y la energía de activación de la reacción para que el enunciado del problema se cumpla de forma exacta. b) Determinar la energía de activación de una reacción en la que la velocidad de reacción se duplica cuando la temperatura pasa de 25 ºC a 35 ºC. c) Para esta misma energía de activación, determine la variación de la velocidad de reacción cuando la temperatura se incrementa de 35 a 45 ºC. d) Explique brevemente (en un párrafo) las conclusiones que puede deducir de los resultados anteriores.
  5. Se han obtenido los siguientes datos de la velocidad inicial de la reacción elemental A + 2B 2P, cuando las concentraciones iniciales de los reactivos son C A0 = 1 M y C B0 = 1,5 M

del País Vasco^ Universidad Euskal Herriko Unibertsitatea

T , K 300 320 340 360 380

(- r A) 0 , mol l-^1 s-^1 0,041 0,50 4,59 32,8 191

a) ¿Cuál es el reactivo limitante es estas condiciones? b) Determine la energía de activación y el factor preexponencial. c) Determine una expresión para el cálculo de la constante de velocidad con la temperatura, tomando como referencia el valor a 300 K. d) Si la reacción fuera reversible (A + 2B  2P), exprese la ecuación cinética para el transcurso de la reacción, de forma que sea consistente con el equilibrio químico.

  1. Realice las representaciones k frente a T y ln k frente a (1/T) para los datos cinéticos de la reacción 2HIH 2 +I 2 mostrados en la Tabla y determine la energía de activación de la reacción. a) Repita las representaciones realizadas en el apartado anterior para energías de activación mitad y doble. b) ¿Qué conclusiones pueden obtenerse de estas representaciones? c) Describa de forma resumida (en no más que un párrafo) qué significa el término activación en una reacción química, qué indica la energía de activación y cómo afecta a la velocidad de la reacción.
  2. Rigatuso et al. estudiaron la velocidad a la que se mueven las hormigas, que parece depender de la secreción de feromonas, dependiendo de la temperatura. Para ello, los autores recogieron datos de velocidad de una especie de hormiga roja, durante los meses de final de verano y otoño (febrero a junio en el hemisferio sur), tal como se muestra a continuación:

T , ºC 32,8 31,8 30,0 29,1 27,3 26,4 25,6 25, V , cm/s 2,15 2,18 1,81 1,78 1,78 2,04 1,49 1, … … (^) 23,7 22,0 21,1 19,4 17,5 16,8 16,0 15, … … (^) 1,24 1,65 1,42 0,65 0,91 0,81 0,67 0,

… … (^) 13,5 13,4 12,6 12,0 11,5 9, … … (^) 0,62 0,62 0,57 0,44 0,41 0,

T , ºC k , m^3 kmol-^1 s-^1 300 1,2× 10 -^6 375 9,0× 10 -^5 410 5,1× 10 -^4 440 2,4× 10 -^3 510 4,0× 10 -^2