Qfiii PEC 1 (Cinética) 2020 Soluciones PDF

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PEC 1 CInética...

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QUÍMICA FÍSICA III

PRUEBA DE EVALUACIÓN CONTINUA 1 (PARTE DE CINÉTICA)  Esta prueba objetiva consta de 9 preguntas, cada una con cuatro respuestas posibles de las que solo una es correcta.  Las respuestas deben consignarse con la aplicación Quiz, a la que se puede acceder mediante el icono “Tareas” o pulsando el enlace correspondiente a la prueba, enlace que podrá encontrarse en el escritorio del aula virtual de QF III.  Calificación. Esta prueba se evalúa sobre 10 mediante la fórmula (A - E/3)/ 0,9 (A: nº de aciertos; E: nº de errores; las no contestadas no cuentan). La calificación obtenida dividida por 10 se añadirá a la calificación de la parte de Cinética del examen de QF III. El máximo a añadir a dicho examen es, pues, 1 punto.

LAS SOLUCIONES Y SUS EXPLICACIONES RAZONADAS ESTÁN AL FINAL DE ESTE DOCUMENTO (PEC1_QFIII-CIN_1)

CUESTIONES 1. ¿Qué unidades tiene el factor preexponencial de Arrhenius en una reacción de orden 0? (A). Es adimensional (B). s-1 (pues es un factor de frecuencia) (C). kJ mol-1 (D). mol L-1 s-1 2. Cierta reacción química en la que participan los compuestos A, B y C sigue esta ley de velocidad cuando la concentración de B es mucho mayor que la de A: d󰇟A󰇠 ≅ 𝑘󰇟A󰇠  𝑘󰇟C󰇠  d𝑡 ¿Cuál de los siguientes esquemas de reacción está de acuerdo con la ley anterior? 

 󰇒⎯⎯󰇏 (A). A 󰇎⎯⎯⎯󰇓 B 󰇒⎯󰇏 C 

(B). A  B 



󰇒⎯⎯󰇏 󰇎⎯⎯⎯󰇓 

C

󰇒⎯⎯󰇏 (C). A 󰇎⎯⎯⎯󰇓 C  B  

(D). A 󰇒⎯⎯󰇏 B



󰇒⎯⎯⎯󰇏 C

3. Se quiere seguir por medidas de cambio de volumen, a p y T constantes, la descomposición de un gas A según la reacción: A(g)  2 B(g) + C(g), cuya conversión es del 100%. En el sistema hay inicialmente n0 moles del gas A y nada más. Si llamamos x al número de moles de A que se han descompuesto transcurrido cierto tiempo t ; n al número de moles de A que aún no han reaccionado en ese momento; V0 al volumen inicial del sistema (es decir, el ocupado por los n0 moles de A); V al volumen de la mezcla de gases en el tiempo t ; V al volumen final de dicha mezcla; [A]0 a la concentración inicial de A; y [A] a su concentración en el momento t, debería

cumplirse (suponiendo comportamiento ideal de los gases) una de las siguientes relaciones: (A).

 ∞

∞  ∞ (B). ∞ 󰇟󰇠

(C).









 

  ∞

∞  (D).    ∞  󰇟󰇠 

4. En la teoría de colisiones para reacciones bimoleculares, el número de choques entre moléculas A y B por unidad de tiempo y unidad de volumen es menor… (A). cuanto mayores sean los radios moleculares. (B). cuanto mayor sea la masa de A y B. (C). cuanto mayor sea la temperatura. (D). cuanto mayor sea el diámetro de choque. 5. Aplicando la teoría del estado de transición se ha averiguado que, para cierta reacción química, el coeficiente de velocidad se puede expresar así: 𝑘 



√

𝑒

#   ,



donde C es un término que

engloba valores independientes de la temperatura. ¿Qué relación existe entre la energía de activación de Arrhenius y ΔE0# para esa reacción? (A). Ea = ΔE0# – ½ RT (B). Ea = ΔE0# + ½ RT (C). Ea = ΔE0# + RT (D). Ea = ΔE0# + (3/2) RT 6. Las reacciones en disolución se pueden considerar constituidas por tres etapas: A + B  AB v = kdif [A][B] AB  A + B v = kdif ’ [AB] AB  P v = kact [AB] A propósito, ¿cuál de las siguientes afirmaciones

es falsa? (A). Si kdif ’ V0).    Tampoco es válida  ∞   , y eso es muy fácil de comprobar: no se cumple para el momento t = 0, en ∞

el que la primera fracción es igual a 1 pero la segunda tiende a infinito.  es igual a: Por otro lado, el cociente  ∞ 𝑉 𝑛 1  𝑛     𝑉  𝑉∞ 󰇛𝑛  2𝑥󰇜  3 𝑛 2 𝑛  𝑥

4. (B). **correcta**cuanto mayor sea la masa de A y B. El número de choques por unidad de tiempo y unidad de volumen viene dado por 2𝜋𝑘 𝑇 /  𝑍  2𝑑 𝑁 𝑁   𝜇 Por lo tanto, el número de choques es proporcional al diámetro de choque, dAB, al radio de las moléculas (pues dAB = rA + rB) y a la temperatura (T) (y también al número de moléculas por unidad de volumen). Incluso sin conocer la fórmula es lógico pensar que habrá más choques por unidad de tiempo y volumen a mayor temperatura (pues las moléculas irán a más velocidad) y mayor tamaño de las moléculas. Sin embargo, el número de choques es inversamente proporcional a la masa reducida, algo que también es lógico, ya que cuanto más pesadas, más lentas son las moléculas). (Recuérdese que la masa reducida es  = (mAmB) / (mA + mB); por lo tanto, a mayor masa de las moléculas, mayor masa reducida). 5. (A). **correcta**Ea = ΔE0# – ½ RT  La expresión de Arrhenius es: 𝑘  𝐴𝑒  / . Tomando logaritmos: ln 𝑘  ln 𝐴   .Teniendo en cuenta que A no depende de T, la derivada de la expresión anterior respecto a T es: 

tomando logaritmos en la ecuación del enunciado: ln 𝑘  ln 𝐶  ln 𝑇  󰇛 󰇜 

 







#  

. Igualando las expresiones obtenidas:















#

 #



 󰇛 󰇜 



 .  

Por otro lado,

. Y derivando respecto a T:

, de donde: 𝐸  

 

 𝛥𝐸# .

6. (A). **correcta**Si kdif ’ > kdif ’ se dice que la reacción está controlada (o limitada) por difusión y el cociente de constantes anterior podría aproximarse a kdif. Si la reacción está controlada o limitada por activación (es decir, si la energía de activación es muy alta), eso supondría que la constante de velocidad kact sería baja, con lo cual podríamos considerar que kact...