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daniel-paredes-rodriguez
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PROBLEMAS ESTADO GASEOSO
1) A 27°C, de 500 CC H2, medidos a una presión de 400mm.de Hg y 1000 CC de N2, medidos bajo una presión de 600 mm. de Hg se colocan dentro de un frasco evacuado de dos litros de capacidad.
DATOS:
H2: N2:
T: 27°c+ 273=300°K T: 300°K
V: 500 ml = 0.5 lt V: 1000 cm3
P: 400 mm Hg P: 600 mm Hg
nH2 :? nn2 :?
Luego:
P :?
V: 2lt
T: 300°K
SOLUCIÓN:
Hallando presión:
P.V = NRT
P= NRTV
P=(0.0428ml ) (62.4 )(300 ° K)2<¿=400,608mmHg ¿
P= 400,608mmHg
2) Se introduce a C.N. 1 lt. de CO2 gaseoso 1.5 lt. de O2 gaseoso en un recipiente de 2 lt. a 27°C.
a) Calcular tras cerrar y producirse la mezcla la presión en el recipiente y la composición (%V/V) del gas.
A continuación se introduce, a la misma temperatura, la cantidad esquetiometrica necesaria de gas CH4 para que reaccione todo el O2
presente en el recipiente. (Combustión completa)
b) Calcular tras introducir el CH4 y antes de que se produzca combustión, las presiones parciales de C/U de los componentes en el recipiente, a la misma temperatura de 27°C.
DATOS:
C.N.: 1 mol de gas = 22.4 lt MEZCLA:
V: 2 lt
T: 273°K T: 27°c + 273 = 300°k
P: 1 atm P:?
n: 1mol
V: 22,4 lt
SOLUCIÓN:
nco2= 1lt x 1mol co2 / 22.4 lt = 0.0446 mol co2
no2= 1.3 lt x 1mol o2 / 22.4 lt = 0.0 670 mol o2
nT: 0.0446 + 0.0670 = 0.1116 mol
a) P= NRTV
P=(0.1116mol)¿¿
0,0446 / 0,1116 x 100 = 39,9% 0,0670 / 0,1116 x 100 = 60%
A continuación:
b) Mezcla :CO2 + O2 +CH4
% V/V
Combustión completa: CH 4+2O2→CO2+2H 2O
Deducimos: 1molCH 4
2molO2
;1molCO2
2mol H 2O
En gr:
CH4: 16 CO2: 44
O2: 32 H2O: 18
16 gr: 2 (32) gr O2
n02=0,0670mol
nCH 4=0,0670molO2 x1molCH 42molO2
=0,0335mol
nC 02=0,0446mol
nT=0,1451mol
Para presiones parciales: P x=xT .PT
Mezcla: (CO2 + O2 + CH4) =
V: 2lt
T: 300°K
PT :?
nT: 0,1451 mol
PT=nT RT
V=0,1451x 0,082 x300
2=1,785
PCO2 = 0,0446 / 0,1451 x 1,785 = 0,549
PO2 = 0,0670 / 0,1451 x 1,785 = 0,824
PCH4 = 0,0335 / 0,1451 x 1,785 = 0,412
3) En un recipiente de 1 lt. situado en un laboratorio a 25°C y 750 mm Hg de presión se añade un gramo de KCLO3 .Se tapa y se calienta hasta total descomposición del KCLO3 en KCL y O2 .Enfriado nuevamente a 50°C ¿Cuál será la presión dentro del recipiente? Desprecie el volumen
ocupado por los sólidos. DATO:KCLO3 (S)→KCL(S )+o2 (g)
DATOS:
AIRE:
V: 1 ltT: 25°C + 273 = 298°KP: 750 mm Hgnaire: ?
SOLUCIÓN:
naire=PVRT
=(750mmHg ) ¿¿
naire=0,0403mol
2kclO3→2KCl+3O2
n= mM
nkclo3=0,00816mol
nO 2=0,0122mol
Mezcla: (AIRE + O2):P: ?V: 1ltT: 50°C +273 = 323°K
nT= naire + nO2 = 0,0403 + 0,0122 = 0,0525 mol
nT=0,0525mol
P=NRTV
=(0,0525 )(0,082)(323)
1=1,3905atm
P= 1,3905 atm
nkclo3=mKClO 3
MKClO 3
= 1gr122,5 gr /mol
=0,00816mol
4) A una temperatura dada un cierto número de gramos de CH4 ocupan 10 litros a 0.24 atm. al ocupar el mismo volumen. calcular el peso molecular de B. si B está compuesto de carbono e hidrogeno con un 80% de carbono. determine además su fórmula empírica
DATOS:
CH4 : B:
mCH 4=X gr
T= T T = T
V = 10 lt V = 10 lt = V
P = 0,24 atm P = 0,128 atm
SOLUCIÓN:
PV=nRT→ P .Mm
=RTV
(0,24 ) (V )= X16
RT
X .R .TV
=0,24 X 16=3,84
128 .V= XMB
. R .T
X .R .TV
=0,128 .M B
MB=30gr /mol
B: (C, H):
C: 80% H: 20%
BASE: 100 gr
C :80 gr→8012
→6,67→6,67/6,67=1
H :20gr→201→20→20/6,67=3
FORMULA EMPIRICA: CH3
mB=X gr
5) Un recipiente cerrado contiene una mezcla de gases A y B que ejercen una presiones parciales de 350 y 210 mm Hg, respectivamente. después de dejar entrar aire en el recipiente a la misma temperatura y hasta una presión de 760 mm Hg, la composición en peso es de 47% de A; 32% de B y el resto de aire. Determinar los pesos moleculares de A y B (Maire:29).
SOLUCIÓN:
FRACCIÓN PRESIÓN = FRACCIÓN MOLAR
Mezcla inicial:
X A=nAnT
=PA
PT
nTnA
=PT
PA
nA+nBnA
=PA+PB
PA
nA+nBnA
=350+210350
nA+nBnA
=1,6
nA+nB=1,6nAnB=1,6n A−nA
nB=0,6 nA−−−−−−¿
Mezcla final:
BASE: 100 gr
nA=47M A
, nB=32MB
, nA IRE=2129
=0,724
1
6) Un gas a 650 mm Hg ocupaba un recipiente de volumen desconocido. Se retiró cierta cantidad de gas que se encontró que ocupaba 1,52cm3
a la presión de 1 atm. La presión del gas restante en el recipiente fue de 600 mm Hg sabiendo que todas las medidas fueron hechas a la misma temperatura .Calcule el volumen del recipiente.
DATOS:
Gas inicial: Gas saturado: Gas sobrante:
P: 650 mm Hg P: 1 atm P: 600 mm HgV: V V: 1,52 ml V:VT: T T:T T:TnT :? n1 :? n2 :?
SOLUCIÓN:
n=PVRT
nT: n1 + n2
650(V ´ )RT
=760 (0,00152)
RT=600(V ´ )RT
650 (V ´ ) 1RT
=1 ,155 . 1RT
+600(V ´ ) 1RT
650V ´ ( 1RT )=( 1RT ) (1,155+600V ´ )
650 V´ = 1,155 + 600 V´
500 V´ = 1,155
V´ = 0,0231 lt
7) Un litro de un gas A, a 2 atm. de presión y 2 lt de un gas B a 3 atm. de presión se mezclan en un recipiente de 4 lta) La presión final de la mezcla gaseosa si la T° durante todo el
proceso ha permanecido constante.b) La masa molecular media de la mezcla, si la masa total de la
mezcla es de 24 gr. Y T° = 333°K.c) Si la temperatura de A hubiese sido de 300°K, la de B de 400°K y la
temperatura final de la mezcla 600°K ¿Cuál será la presión final?
DATOS:
A: B:
P: 2 atm P: 3atm
V: 1 lt V: 2 lt
T:T T:T
nA : ? nB:?
SOLUCIÓN:
a) Mezcla:
PT:?
V: 4 lt
T: T
nT = nA + nB
PT (4)RT
=2(1)RT
+3(2)RT
4 PT = 2 + 6
PT = 4/8 = 2 atm
PT : 2 atm
b) Mezcla :
nto = 24 grT: 333°K
V: 4 ltP: 2 atm
nmezcla=mMezcla
M Mezcla
nmezcla=24
P .V=mMezcla
M Mezcla
.RT
MMezcla PV=mMezcla RT
MMezcla=mMezclaRT
PV=24 (0,082)(333)
2x 4=81 ,92 g/mol
MMezcla=81 ,92 g/mol
c)
A: B: P: 2 atm P: 3atmV: 1 lt V: 2 ltT: 300°K T: 400°KnA: ? nB:?
Mezcla:
T: 600°KV: 4 ltP: ?
nT=nA+nB
PT .4
0,082x 600=
2(1)0,082x 300
+3(2)
0,082 x 400
4 PT
49,2= 284,6
+ 632,8
4 PT
49,2=6,0813+0,1829=3,24906
PT: 3,24906
8) Un recipiente rígido que contiene 1 kg de N2 a 25°C y 300 KPa se conecta a contenedor rígido que contiene 3 kg de O2 a 25°C y 500 KPa se abre la válvula que conecta ambos recipientes y se permite que los gases se mezclen. Si la temperatura final de la mezcla es de 25°C. Determinar el volumen de cada contenedor y la presión final de la mezcla.
DATOS:
Recipiente N2: Recipiente O2: Mezcla:
WH2 : 1 kg de Na : 1600 kg WO2: 3kg T: 298°KT: 25°C +273: 298°K T: 298°K PT : ?P: 300KPa: 2,9607 atm P: 4,9346 atm VT: 765 nN2 :? nO2 : ?V: ? V: ?
SOLUCIÓN:
Hallando volúmenes:
N2 :
PV= mMR.T
(2,9607atm ) (V )= 1000 gr28 gr /mol
.0,082atm .< ¿mol .° K
(298 ° K )¿
V=1000 gr28 gr /mol
.0,082atm .< ¿
mol . ° K(298 ° K)
2,9607¿
V: 294,7
O2:
PV= mMR.T
(4,9346 atm ) (V )= 3000 gr32gr /mol
.0,082atm .< ¿mol .° K
(298 ° K )¿
V= 3000gr32gr /mol
.0,082atm .< ¿mol . ° K
¿¿¿
V: 464,30
Ahora:
nT=nN 2+nO2
nT=35 ,706+93,7489
nT=129 ,4549
Hallando presión:
PV=nRT
P=nRTV
=(129,4549)(0,082)(298)
765=4,1351
P = 4,1351
9) Un gas consiste en una mezcla de Etano (A) y Butano (B). Un balón de 200 ml se llena con el gas a la presión de 750 torr, a 20°C.Por diferencia pesada, el peso del gas es de 0,3846 gr. Calcular la composición molar de la mezcla.
DATOS:
Mezcla (A; B):
V :200ml→0,2<¿
P :750Torr→0,9868atm
T: 293°K
nT:?
SOLUCIÓN:
PV=nRT
nT=PVRT
nT=(0,9868atm)¿¿
nT=8,01 x10−4mol
FALTA
10)El oxígeno de un balón de 6 lt. se traslada a otro balón de 4 lt .Si en el traslado se pierden 12 gr. del gas, determinar el peso inicial del gas. Considerar que la presión y la temperatura no cambian.
DATOS:
Inicial: Final:
V: 6 lt V: 4 lt
P: P P: P
T: T T: T
W:? W: (Winicial -12 gr)
SOLUCIÓN:
PV=nRT→PV= mMR .T
M= RTWPV
M=X i PT
P ¿¿
M=X i
6<¿= X−124<¿¿
¿
M=6 X i−72=36
X= 36
11) A la temperatura de 227°C, por 2 agujeros de un cilindro de 624 lt. de capacidad, se inyectan gas oxígeno y vapor de agua en forma simultánea. Al alcanzar la presión de 354 mm Hg ambos agujeros se cierran. ¿cuál es el peso del gas oxígeno en la mezcla?
DATOS:
Mezcla:
P: 354 mm HgV: 624 ltT: 500°KnT: nO2 + nH2O
SOLUCIÓN:
nT=PVRT
= (354mmHg )¿¿
nT = 7,08 ml
nO2 + nH2O = 7,08………….
U=VT→UO 2=
V O 2
T O2
UH 2O=V H 2O
T H 2O
U O2
UH 2O
=√M H 2O
MO2
→
V 02
TV H 2O
T
=√ 1832=0,75V O 2
V H 2O
=0,75
Si los volúmenes de presión se igualan se usa:
T1T2
=√M 2
M 1
V 1=V 2
1
SI:
V 1 .T2V 2 . T 1
=√M 2
M 1
V O2=nO 2RT
PT
V H 2O=nH 2O RT
PT
n02nH2O
=0 ,7 nH 2O=n020,75
=1,33no2
nO 2+133nO2=7,60
2,33nO 2 = 7,08
nO 2=3,038
12)En un matraz de 800 ml. de capacidad había gas argón a 30°C, ejerciendo una presión de 560 mm Hg. Se añadió 2,4 gr. de un líquido volátil, el cual, luego de vaporizarse incrementa la presión a 1300 mm Hg. Si la temperatura no varía, determínese el peso molecular de la sustancia volátil.
13)En una mezcla de gases A, B y C el 40% es del gas A. Al extraerse íntegramente A se constata que en la mezcla resultante el 60% es del gas B y que su presión parcial es 1 atmosfera ¿calcular la presión total de la mezcla inicial?
SOLUCIÓN:
Mezcla gaseosa: %Volumétrica = % MolarMezcla Inicial Mezcla Resultante
A=40%B=60%B+C=60%C=40%
BASE: 1mol de mezcla inicial:
A=40%→nA=1 (0.40 )=0.40molB+C=60%→nB+nC=1 (60 )=0.60mol
Luego: nRESULTANTE=0.60mol EN MEZCLA INICIAL
B=60%→nB=0.6 (0.6 )=0.36mol nA=0.4mol→A=40%C=40%→nC=0.6 (0.4 )=0.24mol nB=0.36mol→B=36%
nC=0.24mol→C=24%
Sabemos: en la mezcla resultante PB = 1 atm
PResultante=PB∗nResultante
nB=1atm∗0.6mol
0.36mol=1.67atm
Finalmente:P inicial
ninicial= R∗T
V=PResultante
nResultante
P inicial
ninicial=PResultante
nResultante
Pinicial=PResultante∗ninicial
nResultante
Pinicial=1.67atm∗1
0.6
Pinicial=2.78atm
14)Un tanque de acero contiene una mezcla con un 20% en peso de Hidrogeno y el resto de Nitrógeno. Hallar la densidad de la mezcla, en gr/lt, si está a 20°C y a 80 mm Hg.
SOLUCIÓN:
BASE: 100 gr
20%H 2→20 gr
2grmol
=10moles→0,7718
80%N 2→
80 gr
28grmol
=2,867moles→0 ,1556
nT=10+2,867=12 ,857
Mezcla:
nT = 12, 857 mol
T: 293°K
P: 80 mm Hg
V: ?
PV=nRT
V=nRTP
15) En un recipiente que contiene gas metano la presión disminuye de 1120 a 980 torr en 47 minutos, cuando el gas escapa por un orificio. Si en el mismo recipiente hubiera otro gas, la presión caería de 600 a 450 torr en 74 minutos. Hallar el peso molecular de este gas, considerando que la temperatura en ambas circunstancias es la misma.
16) Una mezcla de Nitrógeno y vapor de agua se introduce a un frasco vacío, que contiene un deshidratante sólido. Si la presión de 760 torr, inicial cae a 745 torr, hallar el volumen del frasco, sabiendo además que el deshidratante, de volumen despreciable, aumento su peso en 0,15 gr. La temperatura fue 20°C y no vario.
DATOS:P1=760Torr=1atm P2=745Torr=0.98atmT Cste=293K
SOLUCIÓN:
El deshidratante absorbe todo el vapor de agua de la mezcla:PH 2O
=P1−P2=1−0.98=0.02atmPN2
=P2=P1−PH 2O=1−0.02=0.98atm
Luego:
PH 2O=nH 2O
∗P1n1
PN 2=nN 2
∗P1n1
Sabemos:n1=nH 2O
+nN 2
n1−nH 2O=nN2
Dividimos las presiones parciales:
PH 2O
PN2
=
nH 2O∗P1n1
nN 2∗P1n1
→PH 2O
PN 2
=nH2O
n1−nH 2O
n1−nH 2O
nH 2O
=PN 2
PH 2O
n1nH2O
−nH 2O
nH 2O
=PN 2
PH 2O
n1nH2O
−1=0.980.02
=49
n1nH2O
=50
Elevamos a -1 a ambos miembros:
[ n1nH 2O
]−1
=[50 ]−1→nH 2O
n1=0.02→X H 2O
=0,02
∴ XN 2=0,98
Por lo tanto, el peso del deshidratante es W H 2O=0,15 gr
nH 2O=0.1518
=0.00833mol
n1=nH 2O
X H 2O
=0.00833mol0,02
=0.4165mol
Hallamos el volumen del recipiente:
V Recipiente=n1∗R∗T
P1=0.4165mol∗0.082 L .atm
mol .K∗293K
1atm=10L