Exercici 5 · Química Física I UB 2019

Exercici 5 (18 punts). Cinètica de la hidròlisi del clorometà

A $50\ ^\circ\mathrm{C}$ s'estudia la cinètica de la reacció en dissolució aquosa:$$\mathrm{CH_3Cl + OH^- \longrightarrow CH_3OH + Cl^-}$$La concentració residual d'ions $\mathrm{OH^-}$ es mesura valorant alíquotes de $20\ \mathrm{cm^3}$ de la mescla reactiva amb $\mathrm{HCl}\ 0{,}05\ \mathrm{M}$. Les concentracions inicials d'ambdós reactius són idèntiques i iguals a $0{,}1\ \mathrm{M}$. Els volums d'àcid gastats a diversos temps es recullen a continuació:

$t\ /\ \mathrm{min}$ · 60 · 240 · 500 · 700 · 1200

$V_{\mathrm{HCl}}\ /\ \mathrm{cm^3}$ · 37,90 · 32,75 · 27,40 · 24,35 · 19,00

a)

Determineu l'ordre global de la reacció i el valor numèric de la constant cinètica de velocitat.

b)

Calculeu el temps de semivida ($t_{1/2}$).

c)

Tenint en compte que els paràmetres d'Arrhenius són $A = 2{,}44\cdot 10^{14}$ (unitats coherents amb el temps en minuts) i $E_a = 101{,}59\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$, calculeu el temps necessari a $35\ ^\circ\mathrm{C}$ perquè les concentracions dels reactius es redueixin a una tercera part del seu valor inicial.