Con el fin de consolidar lo aprendido durante la lectura concerniente al tema de cinética química hemos preparado una guía con problemas resueltos de cinética química a fin  de que puedas mantener y reforzar todo lo relacionado al estudio de la velocidad de las reacciones, en otras palabras, la cinética química.

Cada uno de los ejercicios resueltos de cinética química expuestos a continuación están seleccionados con el único propósito de contribuir con la formación y desarrollo académico del estudiante, manteniendo un  nivel de complejidad ascendente, es decir, iremos desde los más fáciles hasta los más difíciles.

Guía completa de ejercicios de cinética química resueltos paso a paso

Vale decir, que al ser muchos problemas resueltos de cinética química iremos actualizando esta sección con nuevos problemas o ejercicios cada día, del mismo modo, para no hacer esta página infinitamente larga, dividiremos la guía de problemas de cinética química en varias subsecciones, desde donde podres acceder a ella a través de los vínculos o enlaces que te señalemos.

Bien, sin más que decir, solo nos queda invitarte a estudiar con nosotros.

Problemas resueltos de cinética química para estudiar

Ejercicio 1. Cinética Química – Velocidad de una reacción

Considere la reacción:

$4HBr_{(g)} + O_{2(g)} \rightarrow 2Br_{2 (g)} + 2H_{2}O_{(g)}$

Suponga que en un instante determinado durante la reacción, el oxígeno molecular desaparece a la velocidad de $0,062$ $M / s$.

1. a) ¿Cuál es la velocidad a la que se forma el $Br_{2}$?
2. b) ¿Cuál es la velocidad a la que desaparece el $HBr _{(g)}$?
3. c) ¿Cuál es la velocidad de la reacción?

Respuesta:

1. a) La velocidad a la que se forma el $Br_{2} =\, \frac{Br_{2}}{\bigtriangleup t}$

Ahora, de la expresión de velocidad para esta reacción se tiene:

$V_{R} = -\frac{1}{4}\frac{\bigtriangleup \left [ HBr \right ]}{\bigtriangleup t}=-\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}=\frac{1}{2}\frac{\bigtriangleup \left [ Br_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}=\frac{1}{2}\frac{\bigtriangleup \left [ H_{2}O \right ]}{\bigtriangleup t}$

De esta expresión se encuentra:

$-\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}=\frac{1}{2}\frac{\bigtriangleup \left [ Br_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}$

Donde:

$-\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}$: es la velocidad con la que desaparece el oxígeno molecular $(O_{2})$ $=$ $0.062\, M / s$

Por lo tanto, $\frac{\bigtriangleup \left [ Br_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}=2\ast \, -\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}=2\ast 0.062\, M / s$

La velocidad con la que se forma el $Br_{2}=0,124\, M / s$

b) La velocidad a la que desaparece el $HBr = \frac{\bigtriangleup \left [ HBr \right ]}{\bigtriangleup t}$

De la expresión de velocidad se tiene: $-\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}= -\frac{1}{4}\frac{\bigtriangleup \left [ HBr \right ]}{\bigtriangleup t}$

Por lo tanto,

$\frac{\bigtriangleup \left [ HBr \right ]}{\bigtriangleup t}=4\ast\,-\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}=4\ast 0.062\, M / s$

La velocidad con la que se forma el $HBr=0,248\, M / s$

1. c) La velocidad de la reacción:

De la expresión de velocidad se tiene:

$V_{R} = -\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}$

Por lo tanto,

$V_{R} = -\frac{\bigtriangleup \left [ O_{2} \right ]}{\bigtriangleup t}$ $=0.062\, M / s$

La velocidad de la reacción es: $V_{R}\,=0,062\, M/s$

Ejercicio 2. Cinética Química – Calculo de la constante de velocidad y velocidad de reacción en función de la concentración

2.- Para la siguiente reacción a $400$ °C:

$CO_{(g)}+ NO_{2(g)}\rightarrow CO_{2(g)} + NO_{(g)}$

Se obtuvieron los siguientes datos experimentales:

Experimento	$\left [CO\right ](M)$	$\left [NO_{2}\right ]\,(M)$	Velocidad Inicial $(M / s)$
$1$	$0,1$	$0,1$	$0,005$
$2$	$0,2$	$0,1$	$0,010$
$3$	$0,2$	$0,2$	$0,020$

1. a) ¿Cuál es la ecuación de velocidad para la reacción?
2. b) ¿Cuál es el valor de la constante de velocidad para la reacción?
3. c) Determinar la velocidad de la reacción cuando la concentración de $CO$ es $0,3\,M$ y la concentración de $NO_{2}$ es $0,06\,M$.

Respuesta:

a) La ecuación de velocidad para la reacción en estudio se expresa de la siguiente manera:

$V_{R} = K\left [ CO \right ]^{n}\left [ NO_{2}\right ]^{m}$

Ahora, para determinar los valores de n y m se aplica el método de las velocidades iniciales.

Por lo tanto, se utilizan inicialmente los datos obtenidos en los experimentos $1$ y $2$, y se sustituyen en la ecuación de velocidad de la reacción.

$V_{Rexpe1} = K\left [ 0,1 \right ]^{n}\left [ 0,1\right ]^{m}$ $=0,005$

$V_{Rexpe2} = K\left [ 0,2 \right ]^{n}\left [ 0,1\right ]^{m}$ $=0,010$

Luego, se dividiendo $\frac{Rexpe1}{V_{Rexpe2}}$

$\frac{K\left [ 0,1 \right ]^{n}\left [ 0,1\right ]^{m}=\,0,005}{K\left [ 0,2 \right ]^{n}\left [ 0,1\right ]^{m}=\,0,010}$

Simplificando,

$\frac{\left [ 0,1 \right ]^{n}=\,0,005}{\left [ 0,2 \right ]^{n}=\,0,010}$

Resolviendo, $0.5^{n}=\,0.5$

Aplicando logaritmo,

$\ln 0.5^{n}=\ln0.5$

Luego, $n\ln 0.5=\ln0.5$

Despejando $n$

$n=\frac{ln 0,5}{ln 0,5}=1$

Ahora, se utilizan los datos obtenidos en los experimentos 1 y 3, y se sustituyen en la ecuación de velocidad de la reacción.

$V_{Rexpe1} = K\left [ 0,1 \right ]^{1}\left [ 0,1\right ]^{m}$ $=\,0,005$

$V_{Rexpe3} = K\left [ 0,2 \right ]^{1}\left [ 0,2\right ]^{m}$ $=\,0,020$

Luego, se dividiendo $\frac{Rexpe1}{V_{Rexpe3}}$

$\frac{K\left [ 0,1 \right ]^{n}\left [ 0,1\right ]^{m}=\,0,005}{K\left [ 0,2 \right ]^{n}\left [ 0,2\right ]^{m}=\,0,020}$

Simplificando,

$\frac{\left [ 0,1 \right ]\left [ 0,1 \right ]^{m}=\,0,005}{\left [ 0,2 \right ]\left [ 0,2 \right ]^{m}=\,0,020}$

Resolviendo, $0,5\ast 0,5^{m}=0.25$ $\Rightarrow$ $0,5^{m}=0,5$

Aplicando logaritmo,

$\ln 0,5^{m}=\ln0,5$

Luego, $m\ln 0,5=\ln0,5$

Despejando $m$

$m=\frac{ln 0,5}{ln 0,5}=1$

La ecuación de la ley de velocidad para la reacción es: $V_{R} = K\left [ CO \right ]\left [ NO_{2}\right ]$

b) La constante de velocidad para la reacción se calcula despejándola de la ecuación de la ley de velocidad.

$K=\frac{V_{R}}{\left [CO\right ]\left [NO_{2}\right ]}$

Sustituyendo los datos obtenidos en el experimento 1:

$K=\frac{V_{R}}{\left [CO\right ]\left [NO_{2}\right ]}$

$K=\frac{0,005\, M/s}{\left [0,1\, M\right ]\left [0,1\, M\right]}=0,5\frac{L}{mol\ast s}$

c) La velocidad de la reacción cuando la concentración de $CO$ es $0,3\,M$ y la concentración de $NO_{2}$ es $0,06\,M$, es:

Sustituyendo valores en la ecuación de la ley de velocidad para la reacción: $V_{R} = K\left [ CO \right ]\left [ NO_{2}\right ]$

$V_{R} = 0,5\frac{L}{mol\ast s}\times 0,3\frac{mol}{L}\times 0,06\frac{mol}{L}=0,009\frac{mol}{L\ast s}$

Próximamente actualizaremos esta pagina con nuevos ejercicios que contribuyan a tu formación, ante cualquier duda que tengas puedes usar nuestro formulario de contacto.