Ejercicio resuelto de Cinética química · Química · Aragón · 2026

Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) La constante de velocidad de una reacción de primer orden tiene como unidades mol·L$^{-1}$·s$^{-1}$. [0,5 puntos]

b) La velocidad de una reacción es dependiente de la temperatura. [0,5 puntos]

c) Si la velocidad de una reacción se cuadruplica cuando la concentración de uno de los reactivos se duplica, esto indica que el orden de reacción respecto de ese reactivo es 2. [0,5 puntos]

d) El orden total de una reacción se puede obtener a partir de los coeficientes estequiométricos de los reactivos. [0,5 puntos]

$\textbf{a) La constante de velocidad de una reacción de primer orden tiene como unidades mol L⁻¹ s⁻¹. [0,5 puntos]}$

Falsa. Las unidades de $k$ no son fijas: dependen del orden de la reacción, y se deducen exigiendo que la ecuación de velocidad tenga siempre unidades de concentración partido por tiempo.

En una reacción de primer orden:

$v = k\,[\mathrm{A}] \quad \Rightarrow \quad k = \frac{v}{[\mathrm{A}]}$

$[k] = \frac{\mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}}}{\mathrm{mol\ L^{-1}}} = \mathrm{s^{-1}}$

Las unidades correctas son $\mathrm{s^{-1}}$. Las que propone el enunciado, $\mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}}$, son las de la velocidad misma, y solo coincidirían con las de $k$ si la reacción fuese de orden cero.

$\textbf{b) La velocidad de una reacción es dependiente de la temperatura. [0,5 puntos]}$

Verdadera. La temperatura no aparece explícitamente en la ecuación de velocidad, pero sí dentro de la constante $k$, según la ecuación de Arrhenius:

$k = A\,e^{-E_a/RT}$

Al aumentar $T$, el exponente se hace menos negativo y $k$ crece, de modo que la velocidad aumenta aunque las concentraciones no cambien.

La interpretación microscópica es la misma: al calentar, las moléculas se mueven más deprisa y crece la fracción de ellas cuya energía supera la de activación, con lo que aumenta el número de choques eficaces por unidad de tiempo.

$\textbf{c) Si la velocidad de una reacción se cuadruplica cuando la concentración de uno de los reactivos se duplica, esto indica que el orden de reacción respecto de ese reactivo es 2. [0,5 puntos]}$

Verdadera. Basta plantear la ley de velocidad antes y después de duplicar la concentración y dividir una expresión entre la otra, que es el método habitual para obtener los órdenes parciales:

$v_1 = k\,[\mathrm{A}]^n \qquad v_2 = k\,(2\,[\mathrm{A}])^n$

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{k\,(2\,[\mathrm{A}])^n}{k\,[\mathrm{A}]^n} = 2^n$

Como el enunciado dice que la velocidad se cuadruplica, ese cociente vale 4:

$2^n = 4 \quad \Rightarrow \quad n = 2$

El orden respecto de ese reactivo es efectivamente 2.

$\textbf{d) El orden total de una reacción se puede obtener a partir de los coeficientes estequiométricos de los reactivos. [0,5 puntos]}$

Falsa. Para una reacción entre A y B la ecuación de velocidad es:

$v = k\,[\mathrm{A}]^{\alpha}\,[\mathrm{B}]^{\beta}$

y el orden total es $\alpha + \beta$, pero esos exponentes $\textbf{se determinan experimentalmente}$ y no tienen por qué coincidir con los coeficientes de la ecuación ajustada.

La razón de fondo es que la ecuación global solo describe el balance de materia, mientras que la velocidad la impone el mecanismo, y en concreto su etapa más lenta. Solo cuando la reacción transcurre en una única etapa elemental coinciden órdenes y coeficientes, y eso es la excepción, no la regla.