Problemas de cinética química

1. CINÉTICAQUÍMICA
Murcia 2000
Considera la siguiente reacción:
2 𝑁𝑂 + 𝑂2 ⟶ 2 𝑁𝑂2
Las siguientes mediciones fueron obtenidas en varias experiencias, realizadas a una
temperatura de 25 ℃.
[𝑁𝑂] 𝑜 (𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ) [𝑂2] 𝑜 (𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ) 𝑣𝑜 (𝑚𝑜𝑙 𝑙 · 𝑠⁄ ) 𝐴∞ (λ = 400 𝑛𝑚)
1,16 · 10−4
1,21 · 10−4
1,15 · 10−8
0,341
1,15 · 10−4
2,41 · 10−4
2,28 · 10−8
0,331
1,18 · 10−4
6,26 · 10−5
6,24 · 10−9
0,335
2,31 · 10−4
2,42 · 10−4
9,19 · 10−8
0,656
5,57 · 10−5
2,44 · 10−4
5,78 · 10−9
0,166
a) Determina el orden de reacción con respecto a 𝑂2, a 𝑁𝑂, y el orden global.
b) Determina la constante de velocidad de reacción a dicha temperatura.
c) La columna del extremo derecho de la tabla anterior muestra la absorbancia
a 400 nm (longitud de la celda = 10 cm) cuando ha pasado suficiente tiempo
para que la mezcla de reacción alcance el equilibrio.
1. ¿Se lleva a cabo de manera prácticamente completa la reacción?
Justifica la respuesta.
2. Determina el coeficiente de absortividad molar para la longitud de
onda medida.
Solución: 𝑎) 𝑣 = 𝑘 · [𝑂2] 𝛼
· [𝑁𝑂] 𝛽
; 𝛼 = 1; 𝛽 = 2; 𝑏) 𝑘 = 6892,2 𝑙2
𝑚𝑜𝑙2
· 𝑠⁄ ;
𝑐) 𝜀 = 293,96 𝑙 𝑚𝑜𝑙 · 𝑐𝑚⁄ .

2. CINÉTICAQUÍMICA
Comunidad Valenciana 2001
Se ha determinado que la descomposición del cloruro de sulfurilo, según la siguiente
ecuación 𝑆𝑂2 𝐶𝑙2 (𝑔) ⟶ 𝑆𝑂2 (𝑔) + 𝐶𝑙2 (𝑔) es una reacción química de primer
orden. A 600 K y volumen constante, en 10,3 minutos se descompone un 5% de la
cantidad inicial.
a) ¿Cuál es el valor de la constante específica de velocidad para este proceso?
¿Cuánto vale el período de semirreacción?
b) Sabiendo que el factor de frecuencia de colisión para esta transformación, en
esas condiciones, vale 2 · 1012
𝑠−1
, ¿cuál es la energía de activación de la
reacción?
Solución: 𝑎) 𝑘 = 4,85 · 10−3
𝑠−1
; 𝑡1 2⁄ = 142,9 𝑠; 𝑏) 𝐸 𝑎 = 116,5 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ .
Comunidad Valenciana 2002
Para estudiar la cinética de la reacción 𝐴 + 𝐵 ⟶ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠:
a) A cierta temperatura constante, se han obtenido los siguientes datos:
[𝐴] (𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ) [𝐵] (𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ) 𝑣 (𝑚𝑜𝑙 𝑙 · 𝑠⁄ )
Experiencia 1 1,78 · 10−2
2,81 · 10−3
6,00 · 10−5
Experiencia 2 2,85 · 10−2
2,81 · 10−3
7,59 · 10−5
Experiencia 3 1,78 · 10−2
4,07 · 10−3
1,26 · 10−4
Calcula la ecuación de la velocidad a la temperatura de las experiencias.
b) En otra serie de experiencias, para la misma reacción, se han mantenido
constantes todas las condiciones excepto la temperatura obteniéndose los
siguientes datos:
Temperatura (℃) 𝑣 (𝑚𝑜𝑙 𝑙 · 𝑠⁄ )
Experiencia 4 20 ℃ 1,5 · 10−4
Experiencia 5 30 ℃ 2,4 · 10−4
Calcula la energía de activación.

3. CINÉTICAQUÍMICA
Solución: 𝑎) 𝑣 = 𝑘 · [𝐴]1 2⁄
· [𝐵]2
; 𝑘 = 56,95 𝑙5 2⁄
𝑚𝑜𝑙5 2⁄
· 𝑠⁄ ; 𝑏) 𝐸 𝑎 = 34691,4
𝐽
𝑚𝑜𝑙
.
Castilla La Mancha 2002
La descomposición del 𝑁2 𝑂5 gaseoso:
2 𝑁2 𝑂5 ⟶ 4 𝑁𝑂2 + 𝑂2
tiene una ley de velocidad que es de primer orden respecto al 𝑁2 𝑂5. El mecanismo
propuesto es:
𝑎) 𝑁2 𝑂5 ⇄ 𝑁𝑂2 + 𝑁𝑂3 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑎): 𝑟á𝑝𝑖𝑑𝑜
𝑏) 𝑁𝑂3 + 𝑁𝑂2 ⟶ 𝑁𝑂 + 𝑁𝑂2 + 𝑂2 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑏): 𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑐) 𝑁𝑂3 + 𝑁𝑂 ⟶ 2 𝑁𝑂2 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑐): 𝑟á𝑝𝑖𝑑𝑜
Comprueba la veracidad de la ley de velocidad.
Comunidad Valenciana 2006
El dimetil-éter se descompone en una mezcla equimolar de metano, monóxido de
carbono e hidrógeno. Colocamos cierta cantidad de dimetil-éter en un matraz
sellado a 500 ℃, con lo que la reacción ocurre íntegramente en fase gaseosa, y
observamos que la presión del matraz aumenta, muy rápidamente al principio, y
más suavemente, en el transcurso de la reacción, con tendencia a estabilizarse en un
valor que es tres veces el de la presión inicial. Con independencia de la cantidad que
ponemos de dimetil-éter, la presión siempre tarda 25 minutos en duplicarse. Calcula
la constante de velocidad de reacción y expresa la ley de velocidad de la reacción.
Solución: 𝑘 = 2,8 · 10−2
𝑚𝑖𝑛−1
; 𝑣 = 𝑘 · [𝐶𝐻3 − 𝑂 − 𝐶𝐻3].

4. CINÉTICAQUÍMICA
Castilla y León 2006
Un compuesto A se descompone en los compuestos B y C de acuerdo con la ecuación:
𝐴 ⟶ 𝐵 + 𝐶. Teniendo en cuenta que transcurridos 1000 s, la concentración de A se
reduce a la mitad de la inicial, calcula la fracción de la concentración inicial de A que
queda transcurridos 2000 s en los siguientes casos:
a) La reacción es de orden cero respecto de A.
b) La reacción es de orden uno respecto de A.
c) La reacción es de orden dos respecto de A.
Solución: 𝑎) [𝐴] = 0; 𝑏) [𝐴] =
[𝐴] 𝑜
4
; 𝑐) [𝐴] =
[𝐴] 𝑜
3
.
Madrid 2012
En el estudio de la velocidad de reacción correspondiente a la descomposición del
pentaóxido de dinitrógeno, a determinada temperatura, para dar dióxido de
nitrógeno y oxígeno se hallaron los siguientes datos experimentales:
[𝑁2 𝑂5] (𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ) 1 0,5 0,2 0,15
𝑣 (𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ · 𝑠) 8,4 · 10−4
4,3 · 10−4
1,7 · 10−4
1,25 · 10−4
a) Determina el orden de reacción.
b) Determina el tiempo de vida media para el pentaóxido de dinitrógeno en este
proceso.
Solución: 𝑎) 𝑣 = 𝑘 · [𝑁2 𝑂5] 𝛼
; 𝛼 = 1; 𝑘 = 8,4 · 10−4
𝑠−1
; 𝑏) 𝜏 = 1190,5 𝑠.

5. CINÉTICAQUÍMICA
Madrid 2014
Una sustancia A se mezcla con cantidades iguales, expresadas en moles, de las
sustancias B y C. Admitiendo que al cabo de 1000 segundos la mitad de A haya
reaccionado, ¿qué fracción de la cantidad inicial permanecerá todavía sin reaccionar
al cabo de 2000 segundos?
a) Si la reacción es de orden cero respecto de A.
b) Cuando sea de primer orden.
c) Cuando sea de segundo orden.
Solución: 𝑎) [𝐴] = 0; 𝑏) [𝐴] =
[𝐴] 𝑜
4
; 𝑐) [𝐴] =
[𝐴] 𝑜
3
.
Madrid 2015
A 328 K la constante de velocidad, k, de la descomposición de 𝑁2 𝑂5 es 1,3 · 10−4
𝑠−1
.
2 𝑁2 𝑂5 (𝑔) ⇄ 4 𝑁𝑂2 (𝑔) + 𝑂2 (𝑔)
a) Si introducimos a la temperatura de 328 K en un recipiente en el que se ha
hecho el vacío 𝑁2 𝑂5 hasta alcanzar una presión de 205 mmHg, ¿cuál será la
presión total del recipiente al cabo de 50 minutos?
b) Si se sabe que la reacción de descomposición de 𝑁2 𝑂5 sigue el siguiente
mecanismo:
𝑁2 𝑂5 (𝑔) ⇄ 𝑁𝑂2 (𝑔) + 𝑁𝑂3 (𝑔)
𝑁𝑂2 + 𝑁𝑂3 ⟶ 𝑁𝑂 + 𝑂2 + 𝑁𝑂2 (𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎)
𝑁𝑂 + 𝑁𝑂3 ⟶ 2 𝑁𝑂2
Deduce la expresión de la ecuación de velocidad de reacción que esté de
acuerdo con los hechos experimentales.
Solución: 𝑎) 𝑝 𝑇 (50 𝑚𝑖𝑛. ) = 304,3 𝑚𝑚𝐻𝑔; 𝑏) 𝑣 = 𝑘 𝑜𝑏𝑠. · [𝑁2 𝑂5] 𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑘 𝑜𝑏𝑠.
=
𝑘1·𝑘2
𝑘−1+𝑘2
.

6. CINÉTICAQUÍMICA
Extremadura 2015
La reacción de descomposición de un medicamento tiene una energía de activación
de 112,7 kJ/mol. El factor pre-exponencial de la ecuación de Arrhenius tiene un
valor de 6,9·1012 s-1. Calcula la temperatura a la cual debe ser conservado dicho
medicamento para que tenga una vida media de 30 días.
Solución: 𝑇 = 305,8 𝐾.
Aragón 2015
A 800 K la descomposición de un mol de dióxido de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno
obedece a una ley de primer orden. La presión que se lee en un manómetro acoplado
al reactor a volumen constante es:
𝑡 (ℎ) 0 26,5 62,6
𝑝 𝑇 (𝑘𝑔 · 𝑚𝑚−2
) 37,43 41,54 45,59
Calcula el tiempo de reducción a la cuarta parte del dióxido de nitrógeno.
Solución: 𝑡 = 149,8 ℎ.
Galicia 2017
Una descomposición térmica de fosfina:
2 𝑃𝐻3 (𝑔) ⟶ 𝑃2 (𝑔) + 3 𝐻2 (𝑔)
La presión del recipiente, a 300 K, se modifica con el tiempo según la tabla:
𝑝 𝑇 (𝑎𝑡𝑚) 0,0492 0,0676 0,0760 0,0808 0,0861
𝑡 (𝑚𝑖𝑛. ) 0 10 20 30 50
Calcula:
a) Orden de reacción y constante de velocidad.
b) Energía de activación sabiendo que la constante de velocidad, a 500 K, vale
45 L·mol-1·min-1.

7. CINÉTICAQUÍMICA
Solución: 𝑎) 𝑘 = 1,216 𝑎𝑡𝑚−1
· 𝑚𝑖𝑛−1
; 𝑏) 𝐸 𝑎 = 2549 𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ .
Aragón 2018
El agua oxigenada para usos farmacéuticos contiene peróxido de hidrógeno, un
compuesto utilizado por sus propiedades oxidantes y desinfectantes. Su poder
desinfectante proviene de la liberación de oxígeno. Tradicionalmente, la
concentración de las disoluciones de agua oxigenada se ha expresado en volúmenes.
Una disolución de agua oxigenada es de n volúmenes si, por descomposición,
desprende n veces su volumen de oxígeno en condiciones normales. El agua
oxigenada para usos farmacéuticos suele ser de 10 volúmenes.
a) Escribe la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno y calcula la
concentración en mol·L-1 que tiene el agua oxigenada de 10 volúmenes.
b) Se plantea a los alumnos averiguar en el laboratorio la concentración de una
disolución de agua oxigenada. Para ello, se acidula con ácido sulfúrico y se
valora con una disolución de permanganato de potasio preparada
previamente. Escribe y ajusta por el método del ion-electrón la reacción que
tiene lugar, indicando el agente oxidante y el reductor en esa reacción y
calcula, la concentración de dicha disolución si para valorar 25 mL de la
misma, se consumieron 40 mL de una disolución de permanganato de potasio
cuya concentración era de 0,10 mol·L-1.
c) Se quiere estudiar la cinética de la descomposición del peróxido de
hidrógeno acuoso a 20 ℃, planteándose si es de orden 0, 1 o 2. Obtén las
ecuaciones integradas de la velocidad para reacciones de orden 0, 1 y 2.
Para el estudio en el laboratorio se toman 9 muestras de la disolución de agua
oxigenada anterior y se mide la concentración de peróxido de hidrógeno acuoso a
20 ℃ pero esperando tiempos diferentes en cada muestra para realizar la medida.
Se obtienen los siguientes datos experimentales. La incertidumbre en el tiempo no
se tiene en cuenta.

8. CINÉTICAQUÍMICA
Muestra 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tiempo
(min)
0 200 400 600 800 1000 1200 1600 2000
[ ] ± 0,01
(𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ )
0,40 0,32 0,26 0,21 0,17 0,14 0,11 0,07 0,05
d) A partir de las ecuaciones obtenidas en el apartado c), utiliza las gráficas que
las representan y los datos recogidos en la tabla para obtener el orden de la
reacción y determina, a partir de la gráfica apropiada, el valor de la constante
de velocidad con su incertidumbre.
Solución: 𝑎) [𝐻2 𝑂2] = 0,446 𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ; 𝑏) [𝐻2 𝑂2] = 0,4 𝑚𝑜𝑙 𝑙⁄ ; 𝑑) 𝑘 = 1,12 · 10−3
±
3 · 10−4
𝑚𝑖𝑛−1
.
Cantabria 2018
La descomposición del éster diazoacético en presencia de iones hidrógeno está dada
por la ecuación:
𝑁2 𝐶𝐻𝐶𝑂𝑂𝐶2 𝐻5 (𝑎𝑐) + 𝐻2 𝑂 (𝑙) ⟶ 𝐻𝑂𝐶𝐻2 𝐶𝑂𝑂𝐶2 𝐻5 (𝑎𝑐) + 𝑁2 (𝑔)
En presencia de un exceso de agua la reacción es de primer orden. La concentración
de una disolución acuosa del éster es tal que 50 cm3 originaron 55,1 cm3 de
nitrógeno en condiciones normales por descomposición completa del éster. En las
mismas condiciones, 50 cm3 de la disolución dieron 15,6 cm3 de nitrógeno en 25
minutos. ¿Cuánto tiempo tardaría dicha disolución para dar 31 cm3 de nitrógeno en
condiciones normales?
Solución: 𝑘 = 1,33 · 10−2
𝑚𝑖𝑛−1
; 𝑡 = 61,9 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠.