problemas de Reacciones

1. 1. Hallar el calor de reacción para la hidratación del etileno a etanol a 145 ºC.
C2H4(g) + H2O(g)  C2H3OH(g)
Solución:
Componentes Hf(j/mol) A B×10-3 C×10-6 D×10-5
C2H4 52510 1.424 14.394 -4.392 ----------
H2O -241818 3.470 1.4508 ---------- 0.1121
C2H3OH -235100 3.518 20.001 -6.002 -----------
∆𝐻 𝑇° = ∆𝐻298
°
+ 𝑅 ∫ (∆𝐴 + ∆𝐵𝑇 + ∆𝐶𝑇2
+ ∆𝐷𝑇−2
)
𝑇°
298
𝑑𝑇De la ecuación:
… (α)


N
i
o
fi
o
K i
HH
1
298  …(β)
Reemplazando en “β”
∆H0
298=(-1)(52510) +(-1)(-241818) +(+1)(-23500)
∆H0
298= - 45792 j/mol
R= 8.314 jmol/k

o
A (-1)(1.424)+ (-1)(3.470)+(1)(3.518)

o
A -1.376

o
B (-1)(14.394×10-3) + (-1)(1.4508×10-3) +(1)(20.001×10-3)

o
B 0.00415

o
C (-1)(-4.392×10-6)+(-1)(0)+(1)(-6.002×10-6)

o
C -0.00000161

o
D (-1)(0)+ (-1)(0.1121×10-5)+(1)(0)

o
D -0.1121×10-5

2. Reemplazando en la ecuación “α”
𝐼 = 8.314∫(−1.376 + 0.0041562𝑇 − 0.00000161𝑇2
− 0.0021 × 105
𝑇−2) 𝑑𝑇
𝐼 = 8.314 ∫ −1.376 𝑑𝑇 + 4.1547 × 10−3
𝑇𝑑𝑇 − 1.61 × 10−6
𝑇2
𝑑𝑇
418
298
− 0.1121 × 105
𝑇−2
𝑑𝑇
𝐼 = 8.314 − 1.37 ∫ 𝑑𝑇
418
298
+ 4.157 × 10−3
∫ 𝑇 𝑑𝑇
418
298
− 1.61
× 10−6
∫ 𝑇2
418
298
𝑑𝑇 − 0.1121 × 105
∫ 𝑇−2
𝑑𝑇
418
298
Desarrollando:
𝐼 = 8.314 − 1.37(418 − 298) + 4.157 × 10−3
(
4182
2
−
2982
2
) − 1.61
× 10−6
(
4183
3
−
2983
3
) − 01121× 105
(
1
418
−
1
298
)
𝐼 = 8.314 − 1.37(120)+ 4.157 × 10−3 (42960)− −1.61
× 10−6(15523680)− 01121 × 105
(0.003401)
𝐼 = 8.314 − 164.4 + 178.58472− 24.99312 − 38.12521
𝐼 = −40.61961
Para la ecuación “α”
∆𝐻418 = −45832.61961 𝐽/𝑚𝑜𝑙

3. 2. Para la siguiente reacción de formación de metanol
CO (g) + 2H2 (g)  CH3OH (g)
Se sabe que:
77ºC (350K)  K = 95,123
227ºC (500K)  K = 5,7 x 10-3
A partir de esta información desarrolle la expresión general para la constante
de equilibrio en función de la temperatura
Solución:
I
RT
J
T
D
T
C
T
B
TAK 






²2
²
62
lnln
Componentes A Bx10³ Cx106 Dx10-5
CH3OH
CO
H2
2,211
3,376
3,249
12,216
0,557
0,422
-3,450
--
--
--
-0,031
0,083

o
A 2,211 – (2 x 3,249 + 3,376)

o
A -7,663

o
B 12,216 – (2 x 0,422 + 0,557)

o
B 10,815 x 10-3

o
C -3,450 x 10-6

o
D -(2 x 0,083 – 0,031)

o
D -0,135 x 105

4. Para:
T = 350K


²2
10135,0
²
6
10450,3
2
10815,10
ln663,7ln
563
350
T
x
T
x
T
x
TK K
I
RT
J
 …. ()
I
R
J
 002857142,067742709,47
Para:
T = 500K
I
R
J
 002,092225275,39

R
J
-9047,712444
I = 21,82682786

²2
10135,0
²
6
10450,3
2
10815,10
ln663,7ln
563
T
x
T
x
T
x
TK 

8268,21
71,9047

T
3. Calcule la conversión máxima de CO a metanol a 500 K y 10 bar, para una
relación de reactantes de
𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓
𝒄𝒐
= 𝟓.
Solución:
CO (g) + 2H2 (g)  CH3OH (g)
Sabemos que:
𝑙𝑛𝐾 = ∆𝐴𝑙𝑛𝑇 +
∆𝐵𝑇
2
+
∆𝐶𝑇2
6
+
∆𝐷
2𝑇2
−
𝐽
𝑅𝑇
+ 𝐼

5. Componentes A Bx10³ Cx106 Dx10-5
CH3OH
CO
H2
2,211
3,376
3,249
12,216
0,557
0,422
-3,450
--
--
--
-0,031
0,083

o
A 2,211 – (2 x 3,249 + 3,376)

o
A -7,663

o
B 12,216 – (2 x 0,422 + 0,557)

o
B 10,815 x 10-3

o
C -3,450 x 10-6

o
D -(2 x 0,083 – 0,031)

o
D -0,135 x 105
Remplazando en
𝑙𝑛𝐾 = ∆𝐴𝑙𝑛𝑇 +
∆𝐵𝑇
2
+
∆𝐶𝑇2
6
+
∆𝐷
2𝑇2
−
𝐽
𝑅𝑇
+ 𝐼
𝑙𝑛𝐾 = (−7.663)ln(500) +
(10.815𝑥 10−3)
(500)
2
+
(−3.450 𝑥10−6)(500)2
6
+
(−0,135 𝑥105)
2(500)2
+
4858,64
500 × 8.314
− 6,7925
𝐾 = 8.05859
Pero:
𝐾 = 𝑃 𝑣
𝐾𝑌 𝐾∅
Sabemos que:
𝑌𝑖=
𝑛𝑖0 + 𝑣𝜀
𝑛0 + 𝑣𝜀
𝑌𝑪 𝟐 𝑯 𝟓 𝑶𝑯( 𝒈)
=
𝜀
6−𝜀
𝑌𝐶2 𝐻4 =
1−𝜀
6−𝜀
𝑌𝐻2 𝑂=
5−𝜀
6−𝜀

6. 𝐾𝑌 =
(6 − 𝜀)𝜀
(1 − 𝜀)(5 − 𝜀)
Suponiendo una mezcla ideal, elaboramos una tabla:
Comp Tc(K) w Pc(bar) Tr Pr
C2H5OH 513,9 0,645 61,48 0,5837 1,626 0,005166
C2H4 282,4 0,087 50,4 1,0623 1,9841 0,571
H2O 647,2 0,345 220,5 0,4635 0,4531 0,1759
𝐾 =
𝑃−1
𝜀(6 − 𝜀)
(1 − 𝜀)(5 − 𝜀)
8.05959 =
100−1
𝜀(6 − 𝜀)
(1 − 𝜀)(5− 𝜀)
𝜀 = 0.99
4.-Exprese La ecuación de velocidad para cada componente en la reacción siguiente:
6𝐶𝑂 + 4𝐻2
𝐾
→ 3𝐶𝑂2 + 𝐶3 𝐻8
2𝐴 + 𝐵
𝐾
→ 3𝐶
𝐴 + 2𝐵
𝐾
→ 3𝑅
Solución
 6𝐶𝑂 + 4𝐻2
𝐾
→ 3𝐶𝑂2 + 𝐶3 𝐻8
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶 𝐶𝑂
6𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐻2
4𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝐶𝑜2
3𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝐶3 𝐻8
𝑑𝑡
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶 𝐶𝑂
6𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐻2
4𝑑𝑡
= 𝐾 [ 𝐶𝑂]6[ 𝐻2]4

7.  2𝐴 + 𝐵
𝐾
→ 3𝐶
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶𝐴
2𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐵
𝑑𝑡
= 𝐾[ 𝐴]2[ 𝐵] → 𝒕𝒆𝒓𝒎𝒐𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒓
 𝐴 + 2𝐵
𝐾
→ 3𝑅
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐵
2𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝑅
3𝑑𝑡
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐵
2𝑑𝑡
= 𝐾[ 𝐴][ 𝐵]2
→ 𝒕𝒆𝒓𝒎𝒐𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒓
5.-Exprese La ecuación de velocidad para cada componente si las reacciones son
elementales:
6𝐶𝑂 + 4𝐻2
𝐾
→ 3𝐶𝑂2 + 𝐶3 𝐻8
2𝐴 + 𝐵
𝐾
→ 3𝐶
𝐴 + 2𝐵
𝐾
→ 3𝑅
Solución
 6𝐶𝑂 + 4𝐻2
𝐾
→ 3𝐶𝑂2 + 𝐶3 𝐻8
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶 𝐶𝑂
6𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐻2
4𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝐶𝑜2
3𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝐶3 𝐻8
𝑑𝑡
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶 𝐶𝑂
6𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐻2
4𝑑𝑡
= 𝐾 [ 𝐶𝑂]6[ 𝐻2]4
 2𝐴 + 𝐵
𝐾
→ 3𝐶
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶𝐴
2𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐵
𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝐶
3𝑑𝑡
= 𝐾[ 𝐴]2[ 𝐵]
 𝐴 + 2𝐵
𝐾
→ 3𝑅
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐵
2𝑑𝑡
=
𝑑𝐶 𝑅
3𝑑𝑡
𝑟𝐴 =
−𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
=
−𝑑𝐶 𝐵
2𝑑𝑡
= 𝐾[ 𝐴][ 𝐵]2

8. 6.- la reacción 2𝑁2 𝑂5
𝐾
→ 4𝑁𝑂2 + 𝑂2 A 45°C TIENE A T=40 MINUTOS UNA
VELOCIDAD DE DESCOMPOSICION DE 1.36 × 10−3 𝑚𝑜𝑙
𝑑𝑚3 𝑚𝑖𝑛−1⁄ ¿ cuál será la
velocidad desaparición del dióxido de nitrógeno a ese mismo tiempo?
n = 1
N2O5 n = 1
Unidades de la constante de velocidad:
k = tiempo-1
K= S-1
 52ONkrA 