Ejercicio resuelto de Velocidad · 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]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Determine}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{respecto}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{reactivo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{total.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

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

$v=k[\mathrm{N}\mathrm{O}{]}^2[{\mathrm{O}}_2]$

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.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ocurrir}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{velocidad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{duplica}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{concentraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NO}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{concentraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{O₂}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mitad.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

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

$v^{\mathrm{\prime }}=k(2[\mathrm{N}\mathrm{O}]{)}^2(\frac{1}{2}[{\mathrm{O}}_2])=k\cdot 4[\mathrm{N}\mathrm{O}{]}^2\cdot \frac{1}{2}[{\mathrm{O}}_2]$

$v^{\mathrm{\prime }}=2k[\mathrm{N}\mathrm{O}{]}^2[{\mathrm{O}}_2]=2v$

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.