Ejercicio 9 a) · Química PAU Asturias Extraordinaria 2024

Tema: Cinética química · Del examen Extraordinaria (2024)

Enunciado

Pregunta 9 (2 puntos)

Pregunta 9. a) (1,25 puntos) En un vaso de precipitados, a presión atmosférica y temperatura ambiente, se lleva a cabo la siguiente reacción: 5 C2O42−(aq)+2 MnO4−(aq)+16 H+(aq)→10 CO2(g)+2 Mn2+(aq)+8 H2O(l)5\text{ C}_2\text{O}_4^{2-}\text{(aq)} + 2\text{ MnO}_4^-\text{(aq)} + 16\text{ H}^+\text{(aq)} \rightarrow 10\text{ CO}_2\text{(g)} + 2\text{ Mn}^{2+}\text{(aq)} + 8\text{ H}_2\text{O(l)} El anión C2O42−\text{C}_2\text{O}_4^{2-} y el catión Mn2+\text{Mn}^{2+} son incoloros. Sin embargo, el anión MnO4−\text{MnO}_4^- presenta un color violeta intenso. Al mezclar los reactivos, el color violeta persiste durante, aproximadamente, un par de minutos. Transcurrido ese tiempo, el color de la disolución empieza a perder intensidad y lo hace cada vez más deprisa, hasta que, finalmente, desaparece por completo. Si la reacción se repite, a presión atmosférica, pero a 60 ∘C60\text{ }^\circ\text{C}, el color violeta inicial comienza a atenuarse al poco de mezclar los reactivos y la reacción termina muy rápidamente. Sabiendo que el catión Mn2+\text{Mn}^{2+} es un catalizador de la reacción, utilice la ecuación de Arrhenius para explicar los fenómenos observados.

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Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Pregunta 9. a) Sabiendo que el catión Mn2+ es un catalizador de la reacción, utilice la ecuación de Arrhenius para explicar los fenómenos observados.

Solución: Ecuación de Arrhenius: k=Aexp⁡[−EA/(RT)]k = A \exp[-E_A/(RT)]. 1. Efecto del catalizador Mn2+\text{Mn}^{2+} (autocatálisis): Mn2+→catalizador→EA↓→Atenuacioˊn↓→k↑\text{Mn}^{2+} \rightarrow \text{catalizador} \rightarrow E_A\downarrow \rightarrow \text{Atenuación}\downarrow \rightarrow k\uparrow Al inicio no hay apenas Mn2+\text{Mn}^{2+}, por lo que la reacción es lenta. A medida que se produce Mn2+\text{Mn}^{2+}, actúa como catalizador disminuyendo la energía de activación EAE_A, lo que incrementa exponencialmente la constante de velocidad kk y hace que el color violeta desaparezca cada vez más rápido. 2. Efecto de la temperatura (60 ∘C60\text{ }^\circ\text{C}): T↑→Atenuacioˊn↓→k↑T\uparrow \rightarrow \text{Atenuación}\downarrow \rightarrow k\uparrow Al aumentar la temperatura, el factor exponencial exp⁡[−EA/(RT)]\exp[-E_A/(RT)] se hace mayor, aumentando kk desde el principio, por lo que la atenuación comienza de inmediato y la reacción termina muy rápidamente.

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