Ejercicio resuelto de Cinética química · Química · 2024

La ecuación de velocidad de la reacción entre el monóxido de nitrógeno y el dioxígeno es $v = k\,[\text{NO}]^2\,[\text{O}_2]$.

a) Determine el orden de reacción respecto a cada reactivo y el orden total. [0,5 puntos]

b) Explique qué ocurriría a la velocidad de la reacción si se duplica la concentración de $\text{NO}$ y la concentración de $\text{O}_2$ se reduce a la mitad. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Determine el orden de reacción respecto a cada reactivo y el orden total. [0,5 puntos]}$

Los órdenes de reacción son los exponentes a los que aparecen las concentraciones en la ecuación de velocidad, y se leen directamente de ella:

$v = k\,[\mathrm{NO}]^2\,[\mathrm{O_2}]$

Orden respecto del NO: 2. Orden respecto del $\mathrm{O_2}$: 1.

El orden total es la suma de ambos:

$2 + 1 = 3$

Conviene subrayar que estos exponentes son experimentales y no tienen por qué coincidir con los coeficientes estequiométricos de la ecuación ajustada; solo coincidirían si la reacción transcurriese en una sola etapa elemental.

$\textbf{b) Explique qué ocurriría a la velocidad de la reacción si se duplica la concentración de NO y la concentración de O₂ se reduce a la mitad. [0,5 puntos]}$

Basta sustituir las nuevas concentraciones en la ecuación de velocidad y compararla con la inicial:

$v' = k\,(2\,[\mathrm{NO}])^2 \left(\tfrac{1}{2}\,[\mathrm{O_2}]\right) = k \cdot 4\,[\mathrm{NO}]^2 \cdot \tfrac{1}{2}\,[\mathrm{O_2}]$

$v' = 2\,k\,[\mathrm{NO}]^2\,[\mathrm{O_2}] = 2\,v$

La velocidad se duplica. El monóxido de nitrógeno pesa más porque entra al cuadrado: multiplicar por 2 su concentración multiplica la velocidad por 4, y eso más que compensa el factor 1/2 que aporta el oxígeno.