La cinética química estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que influyen en la velocidad de esas reacciones.
Utilice las preguntas a continuación para poner a prueba sus conocimientos y consulte los comentarios sobre las resoluciones.
Pregunta 1
En cuanto a los factores que influyen en la velocidad de una reacción química, es INCORRECTO afirmar que:
a) Cuanto mayor sea la concentración de reactivos, más rápida será la reacción.
b) Cuanto mayor sea la superficie de contacto, mayor será la velocidad de reacción.
c) Cuanto mayor sea la presión, más rápida será la reacción.
d) Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la reacción.
e) La presencia de un catalizador mantiene constante la velocidad de reacción.
Alternativa incorrecta: e) La presencia de un catalizador mantiene constante la velocidad de reacción.
Los catalizadores aumentan la velocidad de reacción, ya que facilitan la formación del complejo activado entre los reactivos.
Con esto, los catalizadores crean un mecanismo más corto para que se desarrolle la reacción, lo que hace que aumente la velocidad.
Pregunta 2
Según _____________ deben producirse colisiones efectivas entre los reactivos para la formación de los productos. Además, hay suficiente ___________ para romper los enlaces químicos de los reactivos y formar un ___________, que es un estado intermedio antes de la formación de productos.
Las palabras que llenan correctamente los espacios en blanco son, respectivamente:
a) entalpía, energía cinética y variación del catalizador.
b) teoría de colisiones, energía de activación y complejo activado.
c) velocidad de reacción, entalpía e inhibidor.
d) presión parcial, entropía y sustrato.
Alternativa correcta: b) teoría de colisión, energía de activación y complejo activado.
Según la teoría de las colisiones, las colisiones entre los reactivos son necesarias para que se produzca una reacción química. Para ello, las sustancias deben estar en una posición favorable para que los choques sean efectivos.
La energía de activación actúa como una barrera energética que debe superarse para romper los enlaces de los compuestos que reaccionan. Cuanto menor sea la energía de activación, más rápida será la reacción.
El complejo activado es una especie intermedia inestable formada antes que los productos.
Pregunta 3
Se hacen las siguientes cuatro afirmaciones sobre los catalizadores:
I. Un catalizador funciona aumentando la velocidad de una reacción, pero no cambia su rendimiento.
II. En una reacción química, el catalizador no se consume en la ruta de reacción.
III. Los catalizadores crean una ruta alternativa para transformar los reactivos en productos. Para ello, se necesita una mayor energía de activación.
IV. El catalizador solo puede acelerar la reacción en la dirección de avance.
Las opciones que presentan información correcta sobre catalizadores son:
a) I y II
b) II y III
c) I y IV
d) Todos
Alternativa correcta: a) I y II.
Los catalizadores se utilizan para acelerar las reacciones químicas. La reacción que utiliza el catalizador no modifica su rendimiento, es decir, se produce la cantidad esperada de producto, pero en menos tiempo.
Los catalizadores no se consumen durante la reacción química, ayudan en la formación del complejo activado. Por tanto, se puede recuperar un catalizador al final de la reacción química.
Los catalizadores son capaces de reducir el tiempo de reacción creando un mecanismo alternativo para la formación de productos con menor energía de activación. Por tanto, la reacción se produce más rápidamente.
Los catalizadores actúan tanto en la dirección directa como en la inversa de la reacción.
pregunta 4
La rapidez con que se produce una reacción química depende de:
I. Número de colisiones efectivas entre reactivos.
II. Energía suficiente para reordenar los átomos.
III. Orientación favorable de moléculas.
IV. Formación de un complejo activado.
a) I y II
b) II y IV
c) I, II y III
d) I, II, III y IV
Alternativa correcta: d) I, II, III y IV.
Las colisiones efectivas ocurren cuando los reactivos están en posiciones favorables a los choques, lo que promoverá el reordenamiento de los átomos.
La energía de activación debe ser suficiente para que la colisión entre los reactivos dé como resultado la ruptura de enlaces y la formación del complejo activado.
No todas las colisiones entre las partículas que reaccionan provocan que se produzca la reacción. La orientación con la que se produce la colisión es importante para que se produzca la formación de los productos.
El complejo activado es un estado intermedio e inestable antes de la formación de productos. Se crea cuando se excede la energía de activación para la reacción.
pregunta 5
El dióxido de carbono es un gas formado por la reacción entre el monóxido de carbono y los gases de oxígeno, según la siguiente ecuación química.
CO(gramo) + ½ el2 (g) → CO2 (g)
Sabiendo que en 5 minutos de reacción se consumieron 2,5 mol de CO, ¿cuál es la velocidad de desarrollo de la reacción según el consumo de O?2?
a) 0,2 mol. min-1
b) 1,5 mol. min-1
c) 2,0 mol. min-1
d) 0,25 mol. min-1
Alternativa correcta: d) 0,25 mol. min-1
Para responder a esta pregunta debemos mirar la ecuación química.
CO(gramo) + ½ el2 (g) → CO2 (g)
Tenga en cuenta que 1 mol de monóxido de carbono reacciona con ½ mol de oxígeno para formar 1 mol de dióxido de carbono.
La cantidad dada en la declaración se refiere al monóxido de carbono, pero la respuesta debe ser en términos de oxígeno. Para ello debemos realizar una regla de tres y encontrar la cantidad de oxígeno.
1 mol CO - ½ mol O2
2,5 mol CO - x de O2
x = 1,25 mol
Ahora aplicamos los valores en la fórmula para la tasa de desarrollo de la reacción.
Por lo tanto, la velocidad de desarrollo de la reacción con respecto al oxígeno es de 0,25 mol.min.-1.
pregunta 6
Tenga en cuenta la representación gráfica del desarrollo de una reacción química hipotética, que relaciona la energía y la ruta de reacción.
Marque la alternativa que reemplace correctamente (1), (2), (3) y (4), respectivamente.
a) sustratos, calor liberado, estado energético máximo y fin de reacción.
b) reactivos, energía de activación, complejo activado y productos.
c) reactivos, energía cinética, catalizador y sustratos.
d) reactivos, calor absorbido, energía térmica y productos.
Alternativa correcta: b) reactivos, energía de activación, complejo activado y productos.
El gráfico que se muestra es de una reacción endotérmica, es decir, hay absorción de energía para que ocurra la reacción.
Tú reactivos (1) están al comienzo del gráfico y el energía de activación (2) corresponde a la diferencia entre la energía almacenada en los reactivos y en el complejo activado (3). Finalmente, después de pasar el estado intermedio, la formación de productos (4).
Por lo tanto, los reactivos necesitan superar la energía de activación para reorganizar sus átomos en una estructura intermedia llamada complejo activado para que se formen los productos.
pregunta 7
La sustancia A es capaz de descomponerse y convertirse en sustancia B. Observe el desarrollo de esta reacción en la imagen de abajo.
En cuanto a la velocidad de reacción, podemos decir que:
a) La sustancia A se descompone entre 0 y 15 s a razón de 0,35 mol.s-1.
b) La sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.02 mol.s-1.
c) La sustancia A se descompone entre 0 y 15 sa una velocidad de 0.04 mol.s-1.
d) La sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.03 mol.s-1.
Alternativa correcta: d) La sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.03 mol.s-1.
La tasa de descomposición de la sustancia A se puede calcular mediante la fórmula:
Calculemos la velocidad de reacción en términos de sustancia A entre los intervalos dados.
Rango entre 0 y 15:
Rango entre 15 y 30:
Por lo tanto, la alternativa d es correcta, ya que la sustancia A se descompone entre 15 y 30 sa una velocidad de 0.03 mol.s.-1.
pregunta 8
Considere la siguiente reacción hipotética.
aA + bB → cC + dD
Tenga en cuenta la variación en la concentración de A y C a continuación.
| Veces) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Consumo de A (mol / L) | 7,5 | 6,0 | 4,5 | 3,0 | 2,5 | 1,0 |
| Formación de C (mol / L) | 0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
Con base en la información proporcionada en la pregunta, ¿cuál es, respectivamente, la tasa de consumo de A y la tasa de formación de C en el intervalo entre 5 y 25 min?
a) 0,3 mol. L-1.s-1 y 0,1 mol. L-1.s-1
b) - 0,1 mol. L-1.s-1 y 0,3 mol. L-1.s-1
c) - 0,25 mol. L-1.s-1 y 0,1 mol. L-1.s-1
d) 0,1 mol. L-1.s-1 y 0,3 mol. L-1.s-1
Alternativa correcta: c) - 0,25 mol. L-1.s-1 y 0,1 mol. L-1.s-1.
Una tasa de consumo:
Tasa de entrenamiento C:
Por lo tanto, en la reacción, A se consume a una velocidad de 0,25 mol.s-1, por lo que su valor es negativo, mientras que B se forma a una velocidad de 0,1 mol. L-1.s-1.
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