Ejercicios de cinética de reacción parte 2

Ejercicios de Fisicoquímica

Cinética de Reacción (2)

1) La pirolisis de la acetona puede escribirse de acuerdo a:

1) CH₃COCH₃ = CH₃• + CH₃CO•

2) CH₃CO• = CH₃• + CO

3) CH₃• + CH₃COCH₃ = CH₄ + CH₃COCH₂•

4) CH₃COCH₂• = CH₃• + CH₂CO

5) CH₃• + CH₃COCH₂• = CH₃CH₂COCH₃

a)      Indique si se trata de un mecanismo en cadena. Identifique cada etapa

b)      Usando aproximación al estado estacionario, halle la ley de velocidad correspondiente a la formación de butanona

2) Un proveedor ofrece esferas de catalizador de 2cc a razón de 20$/Kg (ρ=6g/cc), otro proveedor ofrece el mismo catalizador pero en esferas de 0,5cc a razón de 50$/Kg. Considerando que la producción se da en un proceso continuo, que cada Kg de catalizador da un rendimiento de 50Kg de producto que se vende a 2$/Kg, y que se realizó una prueba con el 1º catalizador donde se determinó que se gastaba 1Kg de catalizador por hora. Calcular, en base a un día de producción (24 horas), cuál de las dos presentaciones de catalizador da un mejor rendimiento monetario.

3) En un reactor de isomerización que utiliza un catalizador sólido se produce la reacción butano_(g) isobutano_(g). Determine la velocidad de adsorción para: a) un proceso donde la adsorción del gas sobre la superficie es mínima, b) un proceso donde la superficie está TOTALMENTE cubierta

4) Una sustancia se descompone en una chimenea con exceso de oxígeno según la reacción: 2 A(g) + O₂ à B + C. a) Determine el pseudo orden respecto de A y la constante de velocidad a cada temperatura informada. b) Estime la temperatura para la cual el tiempo de vida medio de A es menor que 1 s.

T=400º C

T=500º C

5) La descomposición térmica de la arsina es 2 AsH₃ (g) ® 2 As (s) + 3 H₂ (g)

y se encontró que la presión total del sistema varía con el tiempo como se indica a 380°C

a) Determinar el orden de la reacción con respecto a la arsina y la constante de velocidad específica

b) Cómo variará la constante de velocidad específica a 500°C si E_a = 20 Kcal/mol.

6) Considere un mecanismo en el cual un solo reactivo produce varios productos a través de las siguientes reacciones paralelas de primer orden:

A=B       A= C

a) Escriba la expresión de velocidad para el reactivo A y determine la concentración relativa de los productos a tiempo t, sabiendo que sus concentraciones iniciales son nulas.

b) Si k1 es 100 s^-1 y k2 es 1 s^-1, cuál es el tiempo de vida media de A.

c) Cuál es la concentración de B y C a t = 1 ms, sabiendo que la concentración inicial de B y C es nula y la de A es 0.1 mol/litro.

7) Una reacción paralela de primer orden se lleva a cabo según la  reacción:

A=B

A=C

Se han obtenido experimentalmente los siguientes datos:

a) ¿Cuales son las energías de activación y los factores preexponenciales

para cada reacción?

b) ¿A que temperatura y en cuanto tiempo se alcanza en la salida un

producto con 90%B, 6% C y 4% A? (Asumiendo que al principio solo hay A).

c) Si la reacción es  ABC

¿Cual seria el tiempo máximo de esta reacción a la temperatura que encontró anteriormente?, razone su respuesta

8 ) En dos reactores distintos se tienen las siguientes reacciones:

a)      Reacción 1: A + B = C + D (exotérmica) (REACTOR 1)

b)      Reacción 2: E = F (endotérmica) (REACTOR 2)

Inicialmente ambos operaban a la misma temperatura, pero luego se aumento la temperatura de ambos reactores.

Explique que ocurre con la conversión y con la velocidad de formación de los productos de ambos reactores con el cambio de temperatura

9) Una alimentación 5M de A, 0.2M de B y 0.1M de C se introduce a un reactor donde ocurre una reacción en paralelo tal que A=B y A=C según K1 (A=B) y   K2 (A=C) respectivamente. Si: Ea1=2000cal/mol, A1=0.25, Ea2=6000cal/mol y A2=1.75. Diga si es posible obtener selectividades en un rango que: 10<B/C<20, y a que temperaturas se podrían conseguir. ¿qué tiempo tardaría en consumirse el 95% de A para una selectividad B/C=10?

Cinética2