Ejercicio - Introducción a la cinética química
Ejercicio de Cinética química
\( \textbf{Ejercicio.} \) Escribe las expresiones de la velocidad media para las siguientes reacciones, en función del consumo de los reactivos y de la formación de los productos:
a) \( \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{NH}_3(g) \)
b) \( \text{PCl}_5(g) \rightarrow \text{PCl}_3(g) + \text{Cl}_2(g) \)
c) \( \text{CaCO}_3(s) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow \text{CaSO}_4(aq) + \text{H}_2\text{CO}_3(aq) \)
d) \( 5\text{Br}^-(aq) + \text{BrO}_3^-(aq) + 6\text{H}^+(aq) \rightarrow 3\text{Br}_2(aq) + 3\text{H}_2\text{O}(l) \)
Solución de los Apartados
a) \( \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{NH}_3(g) \)
Solución: La velocidad media \( v_m \) se expresa teniendo en cuenta el signo (negativo para reactivos, positivo para productos) y los coeficientes estequiométricos: \[ v_m = -\frac{\Delta[\text{N}_2]}{\Delta t} = -\frac{1}{3} \cdot \frac{\Delta[\text{H}_2]}{\Delta t} = \frac{1}{2} \cdot \frac{\Delta[\text{NH}_3]}{\Delta t} \]
b) \( \text{PCl}_5(g) \rightarrow \text{PCl}_3(g) + \text{Cl}_2(g) \)
Solución: Como se trata de una reacción 1:1:1, la velocidad media \( v_m \) se expresa directamente como: \[ v_m = -\frac{\Delta[\text{PCl}_5]}{\Delta t} = \frac{\Delta[\text{PCl}_3]}{\Delta t} = \frac{\Delta[\text{Cl}_2]}{\Delta t} \]
c) \( \text{CaCO}_3(s) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow \text{CaSO}_4(aq) + \text{H}_2\text{CO}_3(aq) \)
Solución: Dado que el \( \text{CaCO}_3 \) es un sólido, no se incluye su concentración en la expresión de la velocidad media. Los coeficientes estequiométricos son todos 1, por lo que no se aplican fracciones. \[ v_m = -\frac{\Delta[\text{H}_2\text{SO}_4]}{\Delta t} = \frac{\Delta[\text{CaSO}_4]}{\Delta t} = \frac{\Delta[\text{H}_2\text{CO}_3]}{\Delta t} \]
d) \( 5\text{Br}^-(aq) + \text{BrO}_3^-(aq) + 6\text{H}^+(aq) \rightarrow 3\text{Br}_2(aq) + 3\text{H}_2\text{O}(l) \)
Solución: La velocidad media \( v_m \) se expresa así, dividiendo cada variación de concentración por su coeficiente estequiométrico y el intervalo de tiempo: \[ v_m = -\frac{1}{5} \cdot \frac{\Delta[\text{Br}^-]}{\Delta t} = -\frac{\Delta[\text{BrO}_3^-]}{\Delta t} = -\frac{1}{6} \cdot \frac{\Delta[\text{H}^+]}{\Delta t} = \frac{1}{3} \cdot \frac{\Delta[\text{Br}_2]}{\Delta t} \] Como el agua es líquida pura, no se incluye en la expresión de la velocidad media.