PAU Química 2014 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 6

6. Un laboratori ha estudiat la cinètica de la reacció d’oxidació de taŀli(I) amb ceri(IV) en presència de manganès(II) com a catalitzador, en solució aquosa i a la temperatura de 20 °C. Els resultats experimentals obtinguts avalen el mecanisme de reacció següent en tres etapes: Etapa 1:    Ce4+ + Mn2+ → Ce3+ + Mn3+ Etapa 2:    Ce4+ + Mn3+ → Ce3+ + Mn4+ Etapa 3:    Tl+ + Mn4+ → Tl3+ + Mn2+ a) Escriviu la reacció global. Expliqueu què és un catalitzador i com intervé en la cinètica d’una reacció emprant un model cinètic. [1 punt] b) Atès que l’etapa 1 del mecanisme és la més lenta de totes tres, la velocitat de la reacció global és d’ordre 1 respecte del Ce4+ i d’ordre 1 respecte del Mn2+. Escriviu l’equació de velocitat de la reacció global i justifiqueu en quines unitats s’expressa la velocitat de reacció i en quines unitats s’expressa la constant de velocitat d’aquesta reacció. [1 punt]

a) La reacció global la trobem sumant les equacions de les tres etapes del mecanisme de reacció: Etapa 1: Ce4+ + Mn2+  Ce3+ + Mn3+ Etapa 2: Ce4+ + Mn3+  Ce3+ + Mn4+ Etapa 3: Tl+ + Mn4+  Tl3+ + Mn2+ Reacció global: 2 Ce4+ + Tl+  2 Ce3+ + Tl3+ [0,3 p] Concepte de catalitzador: Un catalitzador és una substància que s’afegeix a la reacció (sense consumir-se) i ens augmenta la velocitat de la reacció. [0,2 p] Com intervé el catalitzador en la cinètica d’una reacció: [0,5 p] El catalitzador modifica el mecanisme de reacció, aconseguint que en el nou mecanisme disminueixi l’energia d’activació. Justificació: han d’emprar UN del dos models Justificació 1 (model cinètic de l’estat de transició o complex activat) Segons el model cinètic de l’estat de transició o complex activat la velocitat d’una reacció dependrà de la energia d’activació o energia que han d’assolir les molècules de reactius per arribar a l’estat de transició: com més petita sigui més alta serà la velocitat. Justificació 2 ( […]