FICHA R2.2-P01

El proceso de contacto: perfil de energía y catalizador

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TipoPrincipal Dificultad Puntos7 pts (a·3 + b·2 + c·2) Tiempo máx.13 min Media8 min Origen preguntaExamen oficial Verificación soluciónMarkscheme oficial De fuente real
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
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.
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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.