Guía n3 Química IV Medio

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COLEGIO SAN JOSÉ PUERTO MONTT 
UNIDAD TÉCNICO PEDAGÓGICA 
GUÍA DE APRENDIZAJE Nº3 
 
ASIGNATURA: 
 
Química 
DOCENTE: 
 
Daniel Altamirano 
NIVEL: 
 
IV° Medio 
 
UNIDAD TEMA 
Unidad 0. Cinética Química 
 
Ley de velocidad y orden de una reacción 
 
ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE: 
Analizar tabla de datos experimentales de velocidad para determinar el orden de una 
reacción química y la velocidad inicial para datos específicos y constante de velocidad de 
una reacción química 
 
 
INSTRUCCIONES: 
Lee atentamente la siguiente guía, analice los ejercicios resueltos y luego realice los 
ejercicios problema, al final se encuentran los resultados para que compruebe sus 
resultados. 
 
 
LEY DE VELOCIDAD QUÍMICA 
 
 
A medida que cambia la concentración de los reactivos a temperatura 
constante, la velocidad de reacción cambia. La expresión de la ley de velocidad (o 
más sencillamente ley de velocidad) de una reacción se escribe para describir la 
manera en que su velocidad depende de la concentración. Esta ley de velocidad 
se deduce experimentalmente de cada reacción, para lo cual se estudia la 
variación de su velocidad con la concentración. 
 
 
La ley de velocidad 
 
 
La ley de velocidad expresa la relación de la rapidez de una reacción con la 
constante de rapidez y la concentración de los reactivos, por lo tanto aun cuando 
tenga una reacción del tipo: 
 
aA + bB → cC + dD 
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Para la ley de velocidad solo considera los reactivos que hay en la reacción 
(A y B), de este modo la expresión de la velocidad toma la forma: 
 
 
 
Siendo x e y los órdenes de la reacción, note que los productos NO se 
consideran. 
 
La constante k recibe el nombre de constante de velocidad específica (o 
sólo constante de velocidad) de la reacción a una temperatura en particular. Los 
valores de los exponentes, x e y, no necesariamente tienen relación con los 
coeficientes de la ecuación química balanceada de la reacción global, y deben 
determinarse por medios experimentales. 
 
Los exponentes x e y se conocen como órdenes de una reacción química, 
por separados son el orden parcial y la suma de ellos se conoce como el orden 
global de una reacción. 
 
 
A continuación se dan algunos ejemplos de la ley de velocidad observada de 
algunas reacciones. 
 
1) 3NO(g) → N2O(g) + NO2(g) 
 
v= k [NO]2 
de segundo orden respecto del NO; de segundo orden global 
 
2) 2NO2(g) → F2(g) → 2NO2F(g) 
 
v= k [NO2] [F2] 
de primer orden respecto de NO2 y de primer orden respecto de F2; de segundo 
orden global 
 
3) 2NO2(g) → 2NO(g) + O2(g) 
 
v= k[NO2]2 
de segundo orden respecto de NO2; de segundo orden global 
 
4) H2O2(ac) +3I-(ac) + 2H+(ac) → 2H2O(l) + I3-
(ac) 
 
v= k[H2O2] [I-] 
de primer orden respecto de H2O2 y de primer orden respecto de I-; de orden cero 
respecto de H+ ; de segundo orden global 
 
 
 
 
 
 
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DETERMINAR EL ORDEN PARCIAL Y GLOBAL DE UNA REACCIÓN. 
 
Ejercicio 1, Guía 02 En una reacción química se obtuvieron los siguientes 
resultados experimentales: 
 
 A + B → C + D 
 
 
 
 
 
 
 
 
En base a lo anterior responda: 
a) La ecuación de velocidad para la reacción. 
b) Órdenes parciales de cada reactivo. 
c) Orden global de la reacción. 
d) En base al experimento 2, determine la constante de velocidad de reacción, con 
su respectiva unidad 
e) Determine la velocidad inicial cuando las concentraciones son: A= 0,5 M y B= 
1,0 M 
 
DESARROLLO 
Todos los enunciados se responden con la ley de velocidad. Primero 
escribimos la forma que tendrá la ley de la velocidad, como depende solo de los 
reactivos se escribe: 
 
A continuación determinamos los valores de x e y (los exponentes) que son 
los órdenes parciales respectivamente y la suma de ellos el orden global. 
 
Note que el exponente x está relacionado con el reactivo [A] y el exponente y con 
el reactivo [B] 
 
Si se quiere determinar x, se buscan 2 valores en donde [B] se mantenga 
constante, ya que no debe intervenir al determinar como con la variación de [A] 
varía la velocidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento [A] [B] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 1, 5 2,0 2,5 x 10-3 
2 1, 5 4,0 10,0 x 10-3 
3 3,0 2,0 10,0 x 10-3 
Experimento [A] [B] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 1, 5 2,0 2,5 x 10-3 
2 1, 5 4,0 10,0 x 10-3 
3 3,0 2,0 10,0 x 10-3 
CONSTANTES 
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Los datos en donde [B] NO presenta variación son en el experimento 1 y 3 y 
luego se analiza [A] y su relación con la velocidad en esos mismos datos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En [A] la concentración aumento de 1,5 a 3,0, es decir aumentó el doble (2) 
si hubiese aumentado el triple sería un 3, y así según sea el caso; por otro lado la 
velocidad en esos mismo datos aumentó cuatro veces (4), para comprobar eso 
basta dividir el número mayor por el menor. 
 
Por lo tanto se escribe 2x=4, el valor de x=2, el primero orden de la 
reacción respecto a [A] 
 
 
Si se quiere determinar y, se buscan 2 valores en donde [A] se mantenga 
constante, ya que no debe intervenir al determinar como con la variación de [B] 
varía la velocidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Los datos en donde [B] NO presenta variación son en el experimento 1 y 3 y 
luego se analiza [A] y su relación con la velocidad en esos mismos datos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento [A] [B] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 1, 5 2,0 2,5 x 10-3 
2 1, 5 4,0 10,0 x 10-3 
3 3,0 2,0 10,0 x 10-3 
Experimento [A] [B] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 1, 5 2,0 2,5 x 10-3 
2 1, 5 4,0 10,0 x 10-3 
3 3,0 2,0 10,0 x 10-3 
Experimento [A] [B] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 1, 5 2,0 2,5 x 10-3 
2 1, 5 4,0 10,0 x 10-3 
3 3,0 2,0 10,0 x 10-3 
CONSTANTES 
Aumenta 
el doble 
(2) 
Aumenta 
el doble 
(2) 
Aumenta el 
cuádruple 
(4) 
Aumenta el 
cuádruple 
(4) 
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En [B] la concentración aumento de 2,0 a 4,0, es decir aumentó el doble; 
por otro lado la velocidad en esos mismo datos aumentó cuatro veces (4), para 
comprobar eso basta dividir el número mayor por el menor. 
 
Por lo tanto se escribe 2y=4, el valor de y=2, y ya se tiene el segundo orden de la 
reacción respecto a [B] 
 
Luego la expresión del comienzo: con los valores de x e y 
ya determinados se convierte en: 
 
Por lo tanto: 
 
 
a) La ecuación de velocidad para la reacción: 
 
b) Órdenes parciales de cada reactivo: Segundo orden respecto a [A] y de 
segundo orden respecto a [B] 
 
c) Orden global de la reacción. Orden global 2+2= 4 
 
d) En base al experimento 2, determine la constante de velocidad de reacción, con 
su respectiva unidad 
 
como ya conocemos la ley de la velocidad, sólo se deben reemplazar los 
datos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Luego al despejar k, tenemos al reemplazar los 
datos nos queda: 
 
 
 
 
 
 
Experimento [A] [B] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 1, 5 2,0 2,5 x 10-3 
2 1, 5 4,0 10,0 x 10-3 
3 3,0 2,0 10,0 x 10-3 
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e) Determine la velocidad inicial cuando las concentraciones son: A= 0,5 M y 
B= 1,0 M 
 
 
Como ya tenemos la ley de la velocidad y conocemos el valor de la 
constante, solo debemos reemplazar en la ecuación. 
 
 
 
k = 2,77x10−3 (mol/L)−3 s−1 
 
 
 
 
 
 
Ejercicio 2 guía 1 
 
2. En la reacción química, sin equilibrar, de formación del dicloruro de manganeso 
(MnCl2) se obtuvieron los siguientes resultados experimentales: 
 
HCl + MnO2 + Cl2 → MnCl2 + H2O 
Experimento [HCl] [MnO2] [Cl2] Velocidad inicial ( 
mol/L)/s 
1 3,1 2,7 2,1 2,5 x 10-3 
2 3,1 5,4 2,1 10,0 x 10-3 
3 3,1 2,7 4,2 10,0 x 10-3 
4 6,2 2,7 2,1 5,0 x 10-3 
 
En base a lo anterior responda: 
 
a) La ecuación de velocidad para la reacción. 
b) Órdenes parciales de cada reactivo. 
c) Orden global de la reacción. 
d) En base al experimento 2, calcule k con surespectiva unidad 
e) Determine la velocidad inicial cuando las concentraciones son: 
[HCl]= 2,0 M [MnO2]= 1,6 M [Cl2]= 1,1 M 
 
Respuestas: 
 
a) 
b) Orden 1 respecto a HCl, orden 2 respecto a MnO2 y orden 2 respecto a Cl2 
c) Orden global= 5 
d) k= 2,5x10-5 M-4s-1 
e) v= 1,5x10-4 Ms-1 
 
 
 
 
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EJERCICIOS 
 
Al final encontrará las respuestas para comprobar su resultado 
 
1) En la reacción 2NO + O2 → 2NO2 a una determinada temperatura, se ha 
obtenido la siguiente información: 
 
Datos [NO] mol/L [O2] mol/L 
Velocidad 
M/s 
1 0,020 0,010 0,028 
2 0,020 0,020 0,057 
3 0,040 0,020 0,224 
4 0,010 0,020 0,014 
 
Calcula el orden total de la reacción y su constante de velocidad. 
 
 
2) La reacción: 2 H2 + 2 NO → 2 H2O + N2 se ha estudiado mediante tres 
experimentos en los que para diferentes concentraciones iniciales de 
reactivos se ha determinado la velocidad de la reacción. A partir de los 
resultados que figuran en la tabla, determina la ecuación de velocidad 
(órdenes parciales y valor de la constante cinética con sus unidades). 
 
 
Datos [H2] mol/L [NO] mol/L 
Velocidad 
M/s 
1 1,8·10-3 2,1·10-2 5,4·10-5 
2 3,6·10-3 2,1·10-2 10,8·10-5 
3 1,8·10-3 6,3·10-2 4,9·10-4 
 
 
Respuestas: 
 
1) 
 
v = k [NO]2 [O2] 
el orden total será 2 + 1 = 3 
k= 7 000 M-2 s-1 
 
 
2) 
 
El orden es 1 con respecto al hidrógeno y 2 con respecto al NO, siendo 3 el orden 
total. 
La ecuación de velocidad es v = k [H2] [NO]2 
k= 68 M-2 s-1