Ejercicio B.3 · Química PAU Madrid Extraordinaria 2024

Tema: Equilibrio químico · Del examen Extraordinaria (2024)

Enunciado

B.3 A la temperatura de 45 °C se produce la reacción: 2 N2O5 (g)→4 NO2 (g)+O2 (g)2\ \text{N}_2\text{O}_5\text{ (g)} \rightarrow 4\ \text{NO}_2\text{ (g)} + \text{O}_2\text{ (g)}, con una velocidad de descomposición del N2O5\text{N}_2\text{O}_5 de 2,5⋅10−6 mol⋅L−1⋅s−12{,}5 \cdot 10^{-6}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}.

a)

(0,75 puntos) Determine, en esas mismas condiciones, la velocidad a la que se forma el NO2\text{NO}_2 y el O2\text{O}_2.

b)

(0,75 puntos) Sabiendo que la constante de velocidad a 45 °C, es 6,08⋅10−4 s−16{,}08 \cdot 10^{-4}\ \text{s}^{-1}, escriba justificadamente la ecuación de velocidad de la reacción y calcule la velocidad de reacción cuando la concentración de N2O5\text{N}_2\text{O}_5 es 0,10 mol⋅L−10{,}10\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}.

c)

(0,5 puntos) Utilizando la ecuación de Arrhenius, justifique si es verdadera la siguiente afirmación: «La velocidad de una reacción puede aumentar si se lleva a cabo por un mecanismo diferente en el que se rebaje su energía de activación, por el uso de un catalizador adecuado».

Enunciado: Ejercicio B.3 · Química PAU Madrid Extraordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Determine, en esas mismas condiciones, la velocidad a la que se forma el NO₂.

Solución: 5,0⋅10−65{,}0\cdot 10^{-6} mol·L⁻¹·s⁻¹

a) Determine, en esas mismas condiciones, la velocidad a la que se forma el O₂.

Solución: 1,3⋅10−61{,}3\cdot 10^{-6} mol·L⁻¹·s⁻¹ / 1,25⋅10−61{,}25\cdot 10^{-6} mol·L⁻¹·s⁻¹

b) Sabiendo que la constante de velocidad a 45 °C, es 6,08·10⁻⁴ s⁻¹, escriba justificadamente la ecuación de velocidad de la reacción

Solución: v=k[N2O5]v = k[\text{N}_2\text{O}_5]

b) Calcule la velocidad de reacción cuando la concentración de N₂O₅ es 0,10 mol·L⁻¹.

Solución: 6,08⋅10−56{,}08\cdot 10^{-5} mol·L⁻¹·s⁻¹

c) Utilizando la ecuación de Arrhenius, justifique si es verdadera la siguiente afirmación: «La velocidad de una reacción puede aumentar si se lleva a cabo por un mecanismo diferente en el que se rebaje su energía de activación, por el uso de un catalizador adecuado».

Solución: Verdadera

c) Justificación de la afirmación utilizando la ecuación de Arrhenius.

Solución: Verdadera. Un catalizador cambia el mecanismo de la reacción, rebajando su energía de activación. Según la ecuación de Arrhenius: k=A⋅e−Ea/RTk = A\cdot e^{-E_a/RT}, cuando EaE_a disminuye, aumenta kk y en consecuencia aumenta la velocidad de reacción.

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