Ejercicio resuelto de Velocidad · Química · Asturias · 2026

Se ha medido la velocidad inicial, $v_0$, de la reacción entre el $\text{NO(g)}$ y el ${\text{H}}_2(\text{g})$, siempre a la misma temperatura, pero en tres condiciones iniciales diferentes.

Experimento	$[\text{NO(g)}{]}_0\mathrm{/}(\text{mol}{\text{L}}^{-1})$	$[{\text{H}}_2(\text{g}){]}_0\mathrm{/}(\text{mol}{\text{L}}^{-1})$	$v_0\mathrm{/}(\text{mol}{\text{L}}^{-1}{\text{s}}^{-1})$ 1	$\mathrm{2,50}\cdot {10}^{-2}$	$\mathrm{1,00}\cdot {10}^{-2}$	$\mathrm{2,40}\cdot {10}^{-6}$ 2	$\mathrm{2,50}\cdot {10}^{-2}$	$\mathrm{5,00}\cdot {10}^{-3}$	$\mathrm{1,20}\cdot {10}^{-6}$ 3	$\mathrm{1,25}\cdot {10}^{-2}$	$\mathrm{1,00}\cdot {10}^{-2}$	$\mathrm{6,00}\cdot {10}^{-7}$

a) Calcule el orden de la reacción respecto al $\text{NO(g)}$. [0,5 puntos]

b) Calcule el orden de la reacción respecto al ${\text{H}}_2(\text{g})$. [0,5 puntos]

c) Calcule el orden total de la reacción. [0,5 puntos]

d) Calcule la constante cinética. [0,5 puntos]

e) Escriba la ley de velocidad. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{respecto}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{NO(g).}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La ley de velocidad es de la forma

$v_0=k[\text{NO}{]}_0^{\alpha }[{\text{H}}_2{]}_0^{\beta }$

y los órdenes se determinan comparando experimentos en los que solo cambie una concentración. Los experimentos 1 y 3 tienen la misma concentración de hidrógeno:

$\frac{v_1}{v_3}={\left(\frac{[\text{NO}{]}_1}{[\text{NO}{]}_3}\right)}^{\alpha }={\left(\frac{\mathrm{2,50}\cdot {10}^{-2}}{\mathrm{1,25}\cdot {10}^{-2}}\right)}^{\alpha }=2^{\alpha }$

$\frac{v_1}{v_3}=\frac{\mathrm{2,40}\cdot {10}^{-6}}{\mathrm{6,00}\cdot {10}^{-7}}=4$

$2^{\alpha }=4\Rightarrow \alpha =2$

La reacción es de $\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{2}}$ respecto del monóxido de nitrógeno: al duplicar su concentración, la velocidad se cuadruplica.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{respecto}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{H₂(g).}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Los experimentos 1 y 2 comparten la concentración de NO:

$\frac{v_1}{v_2}={\left(\frac{[{\text{H}}_2{]}_1}{[{\text{H}}_2{]}_2}\right)}^{\beta }={\left(\frac{\mathrm{1,00}\cdot {10}^{-2}}{\mathrm{5,00}\cdot {10}^{-3}}\right)}^{\beta }=2^{\beta }$

$\frac{v_1}{v_2}=\frac{\mathrm{2,40}\cdot {10}^{-6}}{\mathrm{1,20}\cdot {10}^{-6}}=2$

$2^{\beta }=2\Rightarrow \beta =1$

La reacción es de $\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{1}}$ respecto del hidrógeno.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{total}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$n=\alpha +\beta =2+1=3$

El orden total es 3. Que sea así no significa que la reacción ocurra en un choque simultáneo de tres moléculas —eso sería improbabilísimo—, sino que transcurre por un mecanismo de varias etapas cuya etapa lenta impone esa dependencia.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{constante}}\mathbf{\text{cin}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se despeja de la ley de velocidad con los datos de cualquier experimento; con el primero:

$k=\frac{v_0}{[\text{NO}{]}_0^2[{\text{H}}_2{]}_0}=\frac{\mathrm{2,40}\cdot {10}^{-6}}{{(\mathrm{2,50}\cdot {10}^{-2})}^2\cdot \mathrm{1,00}\cdot {10}^{-2}}=\frac{\mathrm{2,40}\cdot {10}^{-6}}{\mathrm{6,25}\cdot {10}^{-6}}$

$k=\mathrm{0,384}{\text{L}}^2\cdot {\text{mol}}^{-2}\cdot {\text{s}}^{-1}$

Las unidades se deducen de exigir que $k[\text{NO}{]}^2[{\text{H}}_2]$ tenga unidades de velocidad; para un orden total 3 son ${\text{L}}^2\cdot {\text{mol}}^{-2}\cdot {\text{s}}^{-1}$.

Se comprueba con el experimento 2: $\mathrm{0,384}\cdot (\mathrm{2,50}\cdot {10}^{-2}{)}^2\cdot \mathrm{5,00}\cdot {10}^{-3}=\mathrm{1,20}\cdot {10}^{-6}$, que es la velocidad medida.

$\mathbf{\text{e)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ley}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{velocidad.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$v=\mathrm{0,384}[\text{NO}{]}^2[{\text{H}}_2]$

con las concentraciones en $\text{mol}\cdot {\text{L}}^{-1}$ y la velocidad en $\text{mol}\cdot {\text{L}}^{-1}\cdot {\text{s}}^{-1}$.