Mecanismo de la cinetica quimica (Etapas)

1. QU´IMICA F´ISICA II. CURSO 2003-2004. SERIE 11.
Mecanismos de las reacciones qu´ımicas.
1. Est´a comprobado que la descomposici´on en fase gaseosa del N2O5 con la reacci´on global 2N2O5 →
4NO2 + O2 ocurre por el siguiente mecanismo:
N2O5 NO2 + NO3 (1)
NO2 + NO3 → NO + O2 + NO2 (2)
NO + NO3 → 2NO2 (3)
(a) Aplica la aproximaci´on del estado estacionario a los dos intermedios de la descomposici´on de
N2O5 y demuestra que r = k[N2O5], donde k = k1k2/(k−1 + 2k2).
(b) Aplica la aproximaci´on de la etapa limitante a este mecanismo, suponiendo que la etapa 2 es
la limitante de la velocidad y que la etapa 1 est´a en equilibrio.
(c) ¿En qu´e condiciones la ecuaci´on cin´etica en (a) se reduce a la de (b)?
2. La descomposici´on en fase gaseosa del ozono, 2O3 → 3O2, se cree que sigue el mecanismo:
O3 + M O2 + O + M
O + O3 → 2O2
siendo M cualquier mol´ecula. Usando la aproximaci´on de estado estacionario para [O], demuestra:
r =
k1k2[O3]2
k−1[O2] + k2[O3][M]−1
3. En la reacci´on en fase gaseosa 2N2O5 → 4NO2 + O2, la constante cin´etica resulta ser k = 2.05 ×
1013
exp(−103136/RT) s−1
donde RT debe expresarse en J mol−1
. (a) Da los valores de A y Ea.
(b) Calcula k(0◦
C). (c) Calcula t1/2 a -50◦
C, 0◦
C y 50◦
C.
4. El valor de la constante cin´etica para la reacci´on en fase gaseosa H2 + I2 −→ 2HI se ha medido a
varias temperaturas obteni´endose los valores de la tabla siguiente. Determina A y Ea.
k (10−3
dm3
mol−1
s−1
) 0.54 2.5 14 25 64
T (K) 599 629 666 683 700
5. En el mecanismo
A + B C + D,
2C → G + H,
la segunda etapa es limitante y la primera etapa est´a en equilibrio. Dadas las energ´ıas de activaci´on
Ea,1 = 30 kcal/mol, Ea,−1 = 24 kcal/mol para las reacciones directa e inversa de la primera etapa,
y Ea,2 = 49 kcal/mol para la segunda etapa, calcula Ea para la reacci´on global.
6. En 1906, M. Bodenstein y S. C. Lind estudiaron la cin´etica de la reacci´on H2 + Br2 → HBr,
proponiendo el siguiente mecanismo de reacci´on en cadena:
Br2 + M 2Br + M
Br + H2 HBr + H
H + Br2 → HBr + Br
(a) Identifica las etapas de iniciaci´on, propagaci´on, terminaci´on e inhibici´on.
(b) Aplica la hip´otesis de estado estacionario a las concentraciones de los radicales libres H y Br,
encuentra la ecuaci´on cin´etica para la reacci´on global.