CINÉTICA Y EQUILIBRIO

A 25°C y a 1 atm de presión, se quema metano CH₄ en presencia de oxígeno para producir dióxido de carbono y agua, tal como se indica en la siguiente ecuación

CH_4(g) + 2 O_2(g) = CO_2(g) + 2 H₂O + 213 Kj/mol

Con esta información, es valido afirmar que la reacción es exotérmica, porque la

• masa de los productos es mayor que la masa de los reactivos

• energía potencial de los productos es menor que la energía potencial de los reactivos

• masa de los reactivos es igual a la masa de los productos

• energía potencial de los reactivos es menor que la energía potencial de los productos

Un equilibrio homogéneo es aquel en el cual

• Todos los componentes se encuentran en el mismo estado físico

• Todos los componentes son gaseosos

• Todos los componentes se encuentran disueltos

• Todos los componentes son homogéneo

A continuación se muestra una reacción química:

W + R —> S + T

Para determinar la velocidad de ésta reacción se usa la siguiente ecuación:

Velocidad= K [W] [R]²

Donde: K= constante de velocidad

[W]= constante de reactivo W

[R]= constante de reactivo R

Con base en la ecuación anterior, si se duplica la concentración de R manteniendo las demás condiciones iguales, ¿Qué sucederá con la velocidad de reacción?

• Disminuirá, porque la velocidad depende únicamente de W y de la constante k.

• Aumentará, porque la velocidad de reacción depende de R y no de W

• Disminuirá, porque a mayor concentración de reactivos, menor es la velocidad.

• Aumentará, porque cuando se incrementa la concentración de R, la velocidad se incrementa

La velocidad a la que se genera

un producto puede cambiar cuando se cambia la concentración de los reactivos,

como se muestra en la siguiente ecuación:

Velocidad a la que se genera el

producto 1 = k [reactivo 1] [reactivo 2]

Donde k = constante de velocidad

[reactivo1] = concentración del reactivo 1

[reactivo2] = concentración del reactivo 2

En un experimento de laboratorio se determinó la siguiente ecuación de velocidad para una reacción específica:

Velocidad a la que se genera el producto

Y= k [reactivo W] [reactivo R]

Teniendo en cuenta el enunciado, ¿cuál de las siguientes reacciones químicas corresponde a esta última ecuación de velocidad?

• R + R ----> Y + W

• R + Y------> K + W

• W + Y------->R

• W + R ------> Y

Los catalizadores son sustancias que no aparecen en la ecuación, pero alteran el camino por el cual los reactivos se transforman en productos, es decir, modifican la velocidad de reacción.

Al comparar la energía de activación de una reacción en equilibrio no catalizada y la de la misma reacción en presencia de catalizador, tal como lo muestra la gráfica; se puede afirmar que éste altera la velocidad de reacción porque

• Disminuye la energía de activación de la reacción

• Aumenta la energía de activación de la reacción

• Modifica la constante de equilibrio de la reacción

• Mantiene constante la rapidez de la reacción

Según el principio de Le Chatelier, cuando se introduce una modificación en un sistema en equilibrio (existe un equilibrio entre reactivos y productos), la reacción se desplaza en el sentido necesario para compensar el aumento o disminución de la concentración de reactivos o productos.

La siguiente ecuación representa la reacción entre el CO y el H₂O en la obtención del CO₂

CO_(g) + H₂O_(g) = CO_2(g) + H_2(g)

De acuerdo con la información anterior, el sistema se modifica cuando se disminuye la concentración de CO₂ y el equilibrio se desplaza hacia los

• Productos, porque se favorece la formación de CO₂

• Reactivos, porque se favorece la formación de CO

• Productos, porque se favorece la formación de CO

• Reactivos, porque se favorece la formación de CO₂

En un experimento para el estudio de reacciones en equilibrio y su velocidad se utiliza el N₂O_4, tetra óxido de dinitrógeno, el cual se encuentra en equilibrio con el NO₂, dióxido de nitrógeno, como se muestra en la ecuación :

N₂O_4(g) = 2 NO_2(g)

En la tabla se muestran los resultados en la que se utilizaron variables para afectar la velocidad de reacción.

Teniendo en cuenta la tabla de resultados se puede afirmar que la velocidad se afecta porque

• Al aumentar las concentraciones se incrementa la cantidad de choques entre las sustancias incrementando la velocidad de reacción

• Al disminuir las concentraciones se incrementa la cantidad de choques entre las sustancias, incrementando la velocidad de reacción

• Al aumentar la presión del sistema se incrementa la cantidad de choques aumentando la velocidad de reacción

• Al disminuir la presión del sistema disminuye la cantidad de choques disminuyendo la velocidad de reacción

En un experimento para el estudio de reacciones en equilibrio y su velocidad se utiliza el tetra óxido de di nitrógeno, N₂O₄ el cual se encuentra en equilibrio con el dióxido de nitrógeno NO₂. A continuación se muestra la reacción química

N₂O_4(g) = 2 NO_2(g)

La ley de acción de masas establece que para una reacción química en equilibrio (reversible), una relación determinada de concentraciones de reactivos y productos, tienen un valor constante llamado Kc. Para la reacción química se puede establecer que su ley de acción de masas es

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Se colocan en un recipiente de vidrio, de 1 L, 0,02 mol de PCl_5(g) y se llevan a una temperatura de 200 °C, con lo cual el PCl₅ se descompone de acuerdo con la ecuación:

PCl_5(g) = PCl_3(g) + Cl_2(g)

Al medir las concentraciones en el equilibrio, se encontraron los siguientes valores:

PCl₅ = 0,01076 mol/L

PCl₃ = 0,00924 mol/L

Cl₂ = 0,00924

Con esta información podemos decir que el valor de la constante de equilibrio, Ke de la reacción es

• 7,93 x 10^-3

• 126, 03

• 1,076 x 10^-2

• 1,72

Se tiene un sistema en equilibrio a 500°C representado por la siguiente ecuación

2HI_(g) = H_2(g) + I_2(g)

Las concentraciones de las sustancias en el equilibrio son

[HI] = 0,005 mol/L

[H₂] = 0,027 mol/L

[I₂] = 0,015 mol/L

Con esta información, seguro que la constante de equilibrio, Ke, de la reacción es

• 0,0167

• 16,2

• 0,0081

• 12,34