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- Deduce la Ley de velocidad para la reacción entre monóxido de nitrógeno y bromo
para la que se ha propuesto el mecanismo:
NO
( g )
k 1
→
NOBr 2 ( g )
( lenta )
NO
( g )
k 2
→
2 NOBr ( g )
( rápida )
Estado estacionario
r 1
= k 1
[ NO ] [ Br
2
]
r 2
= k 2
[ NO ]
[
NO Br
2 ]
Balances de materia:
− d [ NO ]
dt
= k 1
[ NO ]
[
Br
2 ]
[ NO ]
[
NO Br
2 ]
− d
[
Br
2 ]
dt
= k 1
[ NO ]
[
Br
2 ]
d
[
NO Br
2 ]
dt
= k 1
[ NO ] [ Br
2
]− k
2
[ NO ] [ NO Br
2
]
d [ NOBr ]
dt
= 2 k 2
[ NO ]
[
NO Br
2 ]
De la ecuación del intermediario:
d
[
NO Br
2 ]
dt
= k 1
[ NO ]
[
Br
2 ]
− k 2
[ NO ]
[
NO Br
2 ]
k 1
[ NO ]
[
Br
2 ]
= k 2
[ NO ]
[
NO Br
2 ]
k 1
[ NO ] [ Br
2
]= k
2
[ NO ] [ NO Br
2
]
[
NO Br
2 ]
k 1
[ NO ]
[
Br
2 ]
k 2
[ NO ]
[ NO^ Br
2
]=^
k 1
k 2
[ Br
2
]
Sustituimos lo que vale el intermediario en el balance de producto:
d [ NOBr ]
dt
= 2 k 2
[ NO ]
k 1
k 2
[ Br
2
]
d [ NOBr ]
dt
= 2 k 1
[ NO ] [ Br
2
]
De aquí confirmamos que la reacción uno es la lenta
v = k 1
[ NO ] [ Br
2
]
Equilibrio
v = k 1
[ NO ]
[
Br
2 ]
- Supongamos que la reacción
5 Br
−¿+ BrO 3
−¿+ 6 H
+¿ → 3 Br^2 + 3 H 2
O ¿ ¿ ¿
Transcurre según el mecanismo siguiente:
BrO 3
−¿+ 2 H
+¿
k 1 →
k − 1
←
H (^) 2 BrO 3
+¿ ( equilibrio rápido ) ¿ ¿
¿
Br
−¿+ H (^) 2 BrO 3
Br − Br O 2 + H (^) 2 O ( reacciónlenta ) ¿
¿
Br − Br O 2
+ 4 H
+¿+ 4 Br
−¿ k 3 →
3 Br 2
O ( reacción rápida )¿
¿
Estado estacionario
r 1
= k 1
r 2
= k 2
r 3
= k 3
[ Br − Br^ O
2
] ¿^ ¿
Balances de materia:
− d ¿ ¿
− d ¿ ¿
d ¿ ¿
− d ¿ ¿
d
[
Br − Br O
2 ]
dt
= k 2
d [ Br
2
]
dt
= 3 k 3
[ Br − Br^ O
2
] ¿^ ¿
Equilibrio
k 1
k − 1
k
1
v = k 2
v =
k 1
k 2
v =
k 1
k 2
k − 1
- La descomposición del N 2 O 5 gaseoso transcurre según la reacción
N
2
O
5
→ 2 NO
2
O
2
La ecuación de velocidad experimental es:
− d [ N
2
O
5
]
dt
= k
[
N
2
O
5 ]
De los siguientes mecanismos, ¿Cuáles no son coherentes con la ley de velocidad?
MECANISMO 1
N
2
O
5
k 1
→
k − 1
←
NO
2
+ NO
3
( equilibrio rápido )
NO
2
+ NO
3
k 2
→
NO
2
+ O
2
NO + NO
3
k 3
→
2 NO
2
( reacción rápida )
Estado estacionario
r 1
= k 1
[ N
2
O
5
]− k
− 1
[ NO
2
] [ NO
3
]
r 2
= k
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]
r 3
= k 3
[ NO ] [ NO
3
]
Balances de materia:
− d [ N
2
O
5
]
dt
= k
1 [^
N
2
O
5 ]
− k
− 1 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]
d
[
NO
2 ]
dt
= k 1
[ N^
2
O
5
]− k
− 1
[ NO
2
] [ NO
3
]− k^
2
[ NO
2
] [ NO
3
]+^ k
2
[ NO
2
] [ NO
3
]+^2 k
3
[ NO ] [ NO
3
]
d [ NO
3
]
dt
= k 1
[ N^
2
O
5
]− k
− 1
[ NO
2
] [ NO
3
]− k^
2
[ NO
2
] [ NO
3
]− k
3
[ NO ] [ NO
3
]
d [ O
2
]
dt
= k
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]
d [ NO ]
dt
= k 2
[ NO
2
] [ NO
3
]− k
3
[ NO ] [ NO
3
]
De los intermediarios:
d [ NO ]
dt
= k
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]
− k 3
[ NO ]
[
NO
3 ]
d [ NO
3
]
dt
= k
1 [^
N
2
O
5 ]
− k
− 1 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]
− k
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]
− k 3
[ NO ]
[
NO
3 ]
k
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]^
= k 3
[ NO ]
[
NO
3 ]
[ NO ]=
k 2
[ NO
2
]
k 3
k
1 [^
N
2
O
5 ]
= k
− 1 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]^
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]^
[ NO ]
[
NO
3 ]
k
1 [^
N
2
O
5 ]
= k
− 1 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]^
2 [^
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]^
k 2
[ NO
2
]
k 3
]
[
NO
3 ]
k 1
[ N
2
O
5
]= k
− 1
[ NO
2
] [ NO
3
] + k^
2
[ NO
2
] [ NO
3
] +^ k
2
[ NO
2
] [ NO
3
]
k
1 [^
N
2
O
5 ]
[
NO
2 ]^ [^
NO
3 ]^ (^
k 2
[ NO
3
]=^
k
1 [^
N
2
O
5 ]
[ NO
2
] ( 2 k^
2
Sustituimos en:
d
[
O
2 ]
dt
= k 2
[ NO
2
] [ NO
3
]
d [ O
2
]
dt
= k 2
[ NO
2
]
k 1
[ N
2
O
5
]
[ NO
2
] (^2 k
2
d [ O
2
]
dt
k 2
k 1
[ N^
2
O
5
]
( 2 k^
2
r 1
= k
1 [^
N
2
O
5 ]
r 2
= k 2
[ NO
3
]
r 3
= k 3
[ N^
2
O
5
] [^ NO^ ]
r 4
= k
4 [^
N
2
O
4 ]
Balances de materia:
− d [ N
2
O
5
]
dt
= k
1 [^
N
2
O
5 ]
− k
3 [^
N
2
O
5 ]^
[ NO ]
d
[
NO
2 ]
dt
= k
1 [^
N
2
O
5 ]^
3 [^
N
2
O
5 ]^
[ NO ] + 2 k
4 [^
N
2
O
4 ]
d
[
NO
3 ]
dt
= k 1
[ N^
2
O
5
]− k
2
[ NO
3
]
d [ NO ]
dt
= k
2 [^
NO
3 ]
− k
3 [^
N
2
O
5 ]^
[ NO ]
d [ O
2
]
dt
= k
2 [^
NO
3 ]
d
[
N
2
O
4 ]
dt
= k 3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]^ − k
4
[ N
2
O
4
]
De los intermediarios:
d [ NO
3
]
dt
= k
1 [^
N
2
O
5 ]
− k
2 [^
NO
3 ]
d [ NO ]
dt
= k 2
[ NO
3
]− k^
3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]=^0
d
[
N
2
O
4 ]
dt
= k 3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]^ − k
4
[ N
2
O
4
]=^0
k 1
[ N
2
O
5
]= k
2
[ NO
3
]
[
NO
3 ]
k
1 [^
N
2
O
5 ]
k 2
k 2
[ NO
3
]= k
3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]
[ NO ]=
k
2 [^
NO
3 ]
k 3
[
N
2
O
5
]
k 2
k
1 [^
N
2
O
5 ]
k 2
k 3
[
N
2
O
5
]
[ NO ]=
k 1
k 3
k 3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]= k
4
[ N
2
O
4
]
[
N
2
O
4 ]
k
3 [^
N
2
O
5 ]^
[ NO ]
k 4
(
k 1
k 3
)
k
3 [^
N
2
O
5 ]
k 4
[
N
2
O
4 ]
k 1
[ N
2
O
5
]
k 4
Sustituimos en:
d
[
NO
2 ]
dt
= k 1
[ N^
2
O
5
] + k
3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]^ +^2 k
4
[ N
2
O
4
]
d
[
NO
2 ]
dt
= k 1
[ N^
2
O
5
] + k
3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]^ +^2 k
4 [
k
1 [^
N
2
O
5 ]
k 4
]
d
[
NO
2 ]
dt
= k
1 [^
N
2
O
5 ]^
3 [^
N
2
O
5 ]^
[ NO ] + 2 k
1 [^
N
2
O
5 ]
d
[
NO
2 ]
dt
= 3 k 1
[ N
2
O
5
]+^ k
3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]
De aquí podemos observar dos casos:
k 1
≫ k 3
v = 3 k 1
[ N^
2
O
5
]
k 3
≫ k 1
v = k 3
[ N
2
O
5
] [^ NO^ ]
En el problema nos indican que debemos tomar en cuenta que la reacción lenta es la uno.
Así que tomaremos nuestra segunda propuesta.
v = k
3 [^
N
2
O
5 ]^
[ NO ]
Equilibrio
v = k 1
[ N
2
O
5
]
d
[
H
2
O
]
dt
= k 2
[ N
2
O
2
] [ H
2
]+^ k
3
[ N^
2
O ] [ H
2
]
d [ N
2
]
dt
= k 3
[ N
2
O ] [ H
2
]
De los intermediarios:
d
[
N
2
O
2 ]
dt
= k 1
[ NO ]
2
− k
2 [^
N
2
O
2 ]^ [^
H
2 ]
d
[
N
2
O
]
dt
= k 2
[ N
2
O
2
] [ H
2
]− k
3
[ N
2
O ] [ H
2
]=^0
k
2 [^
N
2
O
2 ]^ [^
H
2 ]
= k 1
[ NO ]
2
[ N 2 O 2 ]=^
k 1
[ NO ]
2
k
2 [^
H
2 ]
k 2
[ N
2
O
2
] [ H
2
]= k^
3
[ N
2
O ] [ H
2
]
[ N
2
O ]=
k 2
[ N
2
O
2
] [ H
2
]
k 3
[ H
2
]
k 2
k 1
[ NO ]
2
k
2 [^
H
2 ]^
k 3
[
N
2
O
]
k 1
[ NO ]
2
k
3 [^
H
2 ]
Sustituimos en:
d
[
N
2 ]
dt
= k
3 [^
N
2
O
] [
H
2 ]
d [ N
2
]
dt
= k 3
[
k 1
[ NO ]
2
k 3
[ H^
2
]
]
[ H
2
]
d [ N
2
]
dt
= k 1
[ NO ]
2
la etapa determinante del proceso es la primera:
2 NO k 1
→
N
2
O
2
( reacción lenta )
Equilibrio
v = k 1
[ NO ]
2
- El mecanismo propuesto para la descomposición del ozono mediante monóxido de
nitrógeno es:
O
3
→
NO
2
+ O
2
NO
2
→
NO + O
2
¿Cuál es el papel desempeñado por el NO en este proceso?
El NO es un catalizador utilizado para descomponer el ozono, se puede ver en el
mecanismo de reacción que la misma cantidad que entra en la reacción es la que sale
