Prerrequisitos
- Teoría de colisiones: una reacción ocurre cuando las partículas colisionan con energía suficiente (>= energía de activación) y la orientación correcta
- Un catalizador aumenta la velocidad proporcionando un mecanismo alternativo con menor energía de activación
- Al aumentar la temperatura, aumenta la proporción de moléculas con energía suficiente para reaccionar (mayor área bajo la curva de Maxwell-Boltzmann más allá de la Ea)
El SO3(g) se produce usando el proceso de contacto: 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g), con ΔH negativo (reacción exotérmica). El pentóxido de vanadio, V2O5, se usa como catalizador.
a
Dibuje (describa) aproximadamente un perfil de energía potencial para esta reacción, indicando la energía de activación y el signo del cambio de entalpía.
[3]
b
Explique por qué al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de la reacción.
[2]
c
Explique como el catalizador V2O5 hace que aumente la velocidad de la reacción.
[2]
Pistas progresivas
- 1General - las tres preguntas están conectadas: un perfil de energía (a) es la base visual para explicar el efecto de la temperatura (b) y del catalizador (c).
- 2Apartado a) - como la reacción es exotérmica, los productos deben dibujarse a MENOR energía que los reactivos; la energía de activación es la 'colina' entre ambos.
- 3Apartado b) - piensa en la distribución de Maxwell-Boltzmann: a mayor temperatura, una PROPORCIÓN MAYOR de moléculas tiene energía igual o superior a la energía de activación, así que hay más colisiones efectivas por segundo.
- 4Apartado c) - un catalizador NO cambia la energía de los reactivos ni de los productos; ofrece un CAMINO/MECANISMO ALTERNATIVO con una energía de activación MENOR, por lo que una proporción mayor de colisiones ya tiene energía suficiente a la misma temperatura.
- 5Antes de entregar - revisa que no confundas el efecto de la temperatura (cambia la distribución de energías) con el del catalizador (cambia el camino de la reacción, no la energía de las partículas).
Teoría básica
- Teoría de colisiones: una reacción requiere colisiones con energía >= Ea y orientación correcta.
- Aumentar la temperatura aumenta la proporción de partículas con energía suficiente (Maxwell-Boltzmann), no la energía de activación en si.
- Un catalizador reduce la energía de activación ofreciendo un mecanismo alternativo, sin alterar las energías de reactivos ni productos ni el valor de ΔH.
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Reactividad 2.2, cinética química.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos 2025 - diagramas de energía de reacción. Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2024/NOV 24/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf, pregunta 3(d); mark scheme en la misma carpeta.
Vídeo —
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Apartado a) —
Curva con los reactivos (2SO2+O2) a mayor energía que los productos (2SO3), unidos por una 'colina' cuyo punto más alto (estado de transición) está por encima de ambos; la energía de activación (Ea) es la diferencia entre los reactivos y el punto más alto; ΔH (negativo/exotérmico) es la diferencia entre productos y reactivos, con los productos más abajo.
Apartado b) —
Al aumentar la temperatura, aumenta la energía cinética media de las partículas; según la distribución de Maxwell-Boltzmann, una proporción mayor de moléculas tiene energía igual o superior a la energía de activación, lo que aumenta la frecuencia de colisiones efectivas y, por tanto, la velocidad de reacción.
Apartado c) —
El V2O5 proporciona un mecanismo de reacción alternativo con una energía de activación menor que la de la reacción sin catalizar. A la misma temperatura, una proporción mayor de las colisiones supera esa Ea más baja, aumentando la velocidad sin que cambien las energías de reactivos ni productos.