Estado Gaseoso

Qumica General para Ingenieros

5.7 PROBLEMAS PROPUESTOS

1.- Antes de salir de viaje en automvil, se recomienda revisar las condiciones del vehculo: gasolina, aceites, agua del radiador y aire de los cauchos. Antes de salir del estacionamiento, una persona revisa el aire de los cauchos utilizando un pequeo manmetro y determina que la presin es 38 psi; la temperatura ambiente en ese momento era 22 C.Luego de viajar durante tres horas se detiene en una estacin de

gasolina y mide la presin de los cauchos. Al hacerlo se da cuenta que los cauchos estn muy calientes: 80 C. Si se considera que el volumen de los cauchos no vara de manera significativa, Qu presin tenan los cauchos cuando se detuvo en la estacin de gasolina?

(1 atmsfera = 14,70 lb/pulg21 psi = 1 lb/pulg2)

2.- Un gas liberado durante la fermentacin de glucosa (elaboracin de vino) tiene un volumen de 780 cm3 cuando se mide a 20C y a 750 torr Cul era el volumen del gas (en litros) a la temperatura de fermentacin de 36C y a una presin de 0,960 atm?

3.- Un buceador que se encuentra en el fondo del mar a una profundidad donde la presin es 1520 torr y la temperatura es 5,0 C, infla un globo con el aire que sale de su mscara, hasta que el volumen del globo es 20,0 cm3 y lo suelta.

El globo sube a la superficie donde la presin atmosfrica es 1,00 atmsferas y la temperatura es 27C.

a) Diga si el volumen del globo ser mayor o menor al llegar a la superficie y justifique su respuesta.

b) Determine el volumen del globo al llegar a la superficie y exprselo en litros.

4.- Un globo utilizado para evaluar las condiciones atmosfricas se llena con Helio gaseoso a una temperatura de 22C. La presin atmosfrica al momento de llenarlo eran 700 torr. El globo comienza a elevarse lentamente hasta una altura en la cual la presin atmosfrica es 620 torr y la temperatura ambiente es 11 C.

El volumen del globo al momento de llenarse era 20,00 m3

Lic. Marisela Luzardo5-20Gases


a) Determine la cantidad de gas (en gramos) que contena el globo despus de llenarlo, antes de comenzar su ascenso.

b) Determine el volumen del globo luego de su ascenso.

c) Debido a una fuerte rfaga el globo contina elevndose sin control hasta una altitud en la cual explota. Explique BREVEMENTE la razn de la explosin del globo.

5.- El nitrgeno que se encuentra dentro de un tanque de acero inoxidable de 50,00 litros a una temperatura de 21oC ejerce una presin de 10,1 atmsferas.a) Cuntos moles de gas habr dentro del tanque?

b) Qu presin ejercer el gas si se calienta el recipiente hasta 0C?

6.- Un buceador llena un globo de aire de un tanque a una profundidad en la cual la presin del agua es 2,00 atm y la temperatura del agua son 6 C, el volumen del globo es 750 cm3. Una vez lleno de aire el buceador suelta el globo.

a) Determine el volumen del globo al llegar a la superficie del agua (nivel del mar) si la temperatura es 25C

b) Si el aire del tanque est constituido por oxgeno y nitrgeno y la presin parcial del oxgeno dentro del globo lleno (al momento de soltarlo) es 0,200 atm, determine la masa de aire que contena el globo.

7.- En una fiesta infantil, un payaso est llenando globos con gas helio (He), para lo cual tiene una bombona que contiene 5,00 kg de gas Helio. Cada globo se puede llenar hasta que alcance un volumen de 15,0 litros. Si la temperatura ambiente es 27C y la presin ambiental es 710,0 torr, Cuntos globos puede llenar el payaso?

8.- Algunos destapadores de caeras contienen dos componentes: hidrxido de sodio y polvo de aluminio. Cuando la mezcla se vaca en un drenaje tapado ocurre la siguiente reaccin:

2 NaOH + 2 Al + 6 H2O 2 NaAl(OH)4 + 3 H2

El calor generado en esta reaccin ayuda a derretir las obstrucciones de grasa y el hidrgeno gaseoso remueve los slidos destapando el drenaje.

Determine el volumen de hidrgeno producido a 1,00 atm y 27C, si se aade a un drenaje una mezcla de 3,12 g de aluminio en polvo y exceso de NaOH.

9.- En la industria de alimentos se utilizan algunos compuestos qumicos como leudantes; estas sustancias se descomponen durante el proceso de horneado produciendo gases que levantan el alimento, obtenindose un efecto esponjoso. En la elaboracin de ciertos tipos



de galletas se utiliza el bicarbonato de amonio que se descompone por calentamiento segn la reaccin:

NH4HCO3 (s) NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (g)

Este leudante tiene la ventaja que no deja ningn residuo en el alimento, pues se gasifica completamente. Durante un experimento se someten a calentamiento, en un horno, 125,0 g de bicarbonato de amonio.

Determine el volumen total de los gases obtenidos a la temperatura de horneado: 175C y a una presin de 690 torr.

10.- Las mascarillas que utilizan los bomberos en un incendio son similares a las que utilizan los mineros; contienen KO2 (superxido de potasio) slido, el cual, cuando la persona inhala, reacciona con el vapor de agua produciendo oxgeno segn la siguiente reaccin:

4 KO2 + 2 H2O 4 KOH + 3 O2

Al exhalar, el CO2 reacciona con el KOH formado en la primera reaccin y produce bicarbonato de potasio:

CO2 + KOH KHCO3

a) Qu volumen de oxgeno puede obtenerse con una mascarilla cargada con 50,00 g de superxido de potasio, sabiendo que la temperatura de los pulmones es 37 C y la presin es 690 torr?

b) Si el ser humano normalmente consume aproximadamente 0,210 litros de oxgeno (presentes en el aire que inhala) cada vez que respira, y realiza unas 15 inspiraciones por minuto, De cunto tiempo dispone un bombero si utiliza una mascarilla que contiene 50,00 g de KO2?

11.- Una muestra impura de KClO3 tiene una masa de 30,00 g Para analizarla se calienta hasta que el KClO3 se descompone completamente de acuerdo a la siguiente reaccin:

KClO3 (s) KCl(s) + O2 (g)

El oxgeno liberado es recogido sobre agua y ocupa un volumen de 9,72 litros a una presin atmosfrica de 0,900 atm y a una temperatura de 25C.

a) Determine el % de KClO3 (% de pureza) en la muestra original.

b) El volumen que ocupar el oxgeno en condiciones normales



12.- En el laboratorio se prepara un equipo como el que muestra la figura:

C3H8O2

V de C3H8 = 5,00 Litros P de C3H8 = 150 torr

V de O2 = 2,00 Litros P de O2 = 3,00 atm

La temperatura a la cual se lleva a cabo el experimento es 20 C.

a) Determine la presin parcial de cada gas y la presin final del sistema luego de abrir la llave de paso que comunica ambos recipientes b) Si se hace saltar una chispa para que ocurra la reaccin:

C3H8 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (l)

Determine la presin parcial de CADA GAS presente en el recipiente luego de la reaccin si la temperatura final del sistema es igual a la temperatura inicial.

13.- En el laboratorio se prepara un equipo como el que muestra la figura:

Cl2H2S

V de Cl2= 3,00 litrosV de H2S = 1,20 litros

P de Cl2= 250 torrP de H2S = 3,00 atm

La temperatura a la cual se lleva a cabo el experimento es 22 C.

a) Determine la presin parcial de cada gas y la presin final del sistema luego de abrir la llave de paso que comunica ambos recipientes b) Si se permite que ocurra la reaccin:

8 Cl2 (g) + 8 H2S (g) S8 (s) + 16 HCl (g)

Determine la presin parcial de CADA GAS presente en el recipiente luego de la reaccin si la temperatura final del sistema es igual a la temperatura inicial.



14.- Las lmparas de los mineros funcionan por reaccin entre el carburo de calcio slido y agua segn la reaccin:

CaC2 (s) + H2O (liq) C2H2 (g) + Ca(OH)2

El acetileno producido se quema produciendo luz.

En un laboratorio se desea obtener acetileno por la reaccin anterior, recogindolo sobre agua. Determine el volumen de gas hmedo que se obtendr a partir de 0,640 g de carburo de calcio y suficiente agua, a una temperatura de 24C y a una presin atmosfrica de 690 torr.

15.- Si se conoce la composicin porcentual de un compuesto gaseoso, se puede determinar su frmula molecular utilizando las leyes de los gases.

En un laboratorio se tiene una muestra de un gas txico, que se desea analizar. En un primer anlisis se determin que el compuesto est formado slo por carbono y nitrgeno y su composicin porcentual es: 46,20 % de carbono y 53,80 % de nitrgeno.

En otro experimento una muestra de 1,05 g del gas a 25C y 750 torr, ocup un volumen de 0,500 L.

Determine la frmula molecular del gas txico.

16.- Un extintor de incendios contiene 20,0 moles de CO2 en una bombona de 3,00 Litros. El extintor est ubicado en el pasillo de un edificio a una temperatura ambiente de 27C.

a) Determine la presin del gas dentro del extintor, sabiendo que se comporta como un gas real

b) Determine el factor de compresibilidad

Para el CO2 a = 3,59 L2 atm / mol 2yb = 0,0427 L / mol

17.- Durante un experimento que se llev a cabo a temperatura ambiente (25 C) se utilizaron dos bombonas de igual volumen (60,00 dm3).

Una de las bombonas se llen con 0,160 kg de gas metano (CH4) y la otra con 0,170 kg de gas amonaco (NH3)



a) Si se considera que ambos gases se comportan idealmente, Cul ser la presin de cada gas en la bombona respectiva?

b) Si se considera que ambos gases son reales, Cul ser la presin que marcar el manmetro de cada bombona? Utilice los valores de a y b de la tabla siguiente:

Gasab

(atm. L2/ mol2)(L/mol)

Metano2,250,0428

Amonaco4,170,0371

c) Si se abren simultneamente las llaves de ambas bombonas, Cul de ellas se vaca en menor tiempo? Justifique su respuesta por medio de la Ley de Graham.



CAPITULO 5

RESOLUCION DETALLADA DE LOS PROBLEMAS DEL ESTADO GASEOSO

1.-Condiciones iniciales (1)Condiciones finales (2)

Presin38 psiDesconocida

Temperatura22C + 273 = 295 K80C + 273 = 353 K

VolumenVV

Se utiliza la Ley Combinada: V1 P1 T2 = V2 P2 T1 y se despeja P2.

P V1 P1 T2V x 38 psi x 353 K 45 psi

2V2T1V x 295 K

2.-

Condiciones iniciales (1)Condiciones finales (2)

Presin750 torr0,960 atm x760 torr 730 torr

1 atm


Volumen780 cm3Desconocido

Se utiliza la Ley Combinada: V1 P1 T2 = V2 P2 T1 y se despeja V2.

VPT780 cm 3 x 750 torr x 309 K

V112 846 cm 3

2P2 T1730 torr x 293 K

3.-


En el fondoEn la superficie del mar

Presin1 atm1,00 atm

1520 torr x 2,000 atm

760 torr

Temperatura5,0C + 273 = 278 K27C + 273 = 300 K

Volumen20,0 cm3Desconocido

a) Si la presin es menor en la superficie, segn la ley de Boyle, el volumen debe ser mayor: a menor presin, mayor volumen. As mismo, si la temperatura en la superficie es mayor, segn la ley de Charles, el volumen ser mayor: a mayor temperatura, mayor volumen.



b)Se utiliza la Ley Combinada: V1 P1 T2 = V2 P2 T1 y se despeja V2.

VPT20,0 cm 3 x 2,000 atm x 300 K3

V112 43,2 cm

2P2 T11,00 atm x 278 K

43,2 cm3 x1 dm3x1 L 0,0432 L

103 cm31 dm 3

4.- a)

Pr esin 700 mmHg x1 atm 0,921 atm

760 mmHg

Volumen 20,00 m3 x103 dm3x1 L 2,000 x 104L

1 dm3

1 m3

Temperatura = 22 C + 273 = 295 K

La cantidad de gas al terminar de llenarlo se determina por la ecuacin de estado de los gases ideales:

n P V 0,921 atm x 2,000 x 104 L 761 mol R T 0,082 atm L x 295 Kmol K

761 mol x4 g 3,05 x 103 g de Helio gas

1 mol

b)


Presin700 mmHg620 mmHg


Volumen2,000 LDesconocido

Se despeja V2 de la ley combinada:VP T2,000 x 104 L x 700 mmHg x 284 K4 L

V11 2 2,17 x 10

2P2 T1620 mmHg x 295 K



c) Al seguir elevndose, la presin atmosfrica disminuye, con lo cual el volumen aumenta, hasta el punto que el material del globo no puede seguir estirndose y explota.

5.-

a) n P V10,1 atm x 50,00 L 24,4 mol

atm L

R T

0,082x (21 273) K

mol K

b)Se puede usar la Ley Combinada o la ecuacin de los gases ideales:

24,4 mol x 0,082atm Lx 273 K

P n R Tmol K 10,9 atm

V50,00 L

6.- a)


En el fondoEn la superficie del mar

Presin1 atm1,00 atm

1520 torr x 2,000 atm

760 torr

Temperatura6,0C + 273 = 278 K25C + 273 = 298 K

Volumen750 cm3Desconocido

VPT750 cm3x 2,00 atm x 298 K 1,61 x 103 cm 3 1,61 L

V112

2P2 T11,00 atm x 278 K

b) Con la presin parcial del O2 se calcula la cantidad de este gas en moles:

n de O 2P V0,200 atm x 0,750 L 0,00656 mol de O 2

atm L

R T

0,082x 279 K

mol K

0,00565 mol O 2x32 g O20,210 g O 2

1 mol

PN2 = Pglobo PO2 = 2,00 atm 0,200 atm = 1,80 atm



n de N 2P V1,80 atm x 0,750 L 0,0590 mol de N 2

atm L

R T

0,082x 279 K

mol K

0,0590 mol N2 x28 g N2 1,65 g N 2

1 mol

masa del globo = masa de O2 + masa de N2 = 0,210 g + 1,65 g = 1,86 g

7.- Se determina la cantidad de gas en moles:

n He 5,00 kg x103 gx1 mol 1,25 x 103 mol

1 kg

4 g

Luego se determina el volumen total que ocupara el gas fuera de la bombona, a presin atmosfrica:

1,25 x 103 mol x 0,082atmLx (27 273) K

n R Tmol K

V 3,29 x 104 L

1 atm

P710,0 mmHg x

760 mmHg

V total3,29 x 104L

N globos 2193 globos

V de un globoL

15,0

globo

8.- Por estequiometra se determina la cantidad de H2 que se obtiene cuando reaccionan 3,12 g de Al:

3,12 g Al x 1 mol x 3 mol H 2 0,173 mol H 2 27 g 2 mol Al

Se utiliza la ecuacin de los gases ideales para calcular el volumen de H2:

0,173 mol x 0,082atmL300 K

V n R Tmol K 4,26 L

P1,00 atm



9.- Se determina la cantidad de leudante en moles:

125,0 g NH 4 HCO3 x 1 mol 1,582 mol NH 4 HCO3 79 g

De la estequiometra de la reaccin se deduce:

mol NH3 = mol CO2 = mol H2O = mol NH4HCO3 = 1,582 mol

mol de gas producido = mol NH3 + mol CO2 + mol de H2O = 4,746 mol

4,746 mol x 0,082atm Lx (175 273) K

n T R T

mol K

Vgases 192 L

P690 mmHg x1 atm

760 mmHg

10.- a) Por estequiometra se calcula la cantidad de oxgeno producido:

50,00 g KO 2 x1 mol KO 2x3 mol O 2 0,5282 mol O 2

71 g4 mol KO 2

Se calcula el volumen que ocupar este oxgeno:

VO2n R T

P

b)

14,8 L x

0,5282 mol x 0,082atm Lx (37 273) K

mol K 14,8 L

690 mmHg x1 atm

760 mmHg

1 inspiraccinx1 min 4,7 min utos

0,21 L15 inspiracio nes

11.- Se debe balancear la ecuacin ANTES de cualquier clculo:

2 KClO3 (s) 2 KCl(s) + 3 O2 (g)

Si el gas fue recogido sobre agua, se debe restar a la presin del gas hmedo, la presin de vapor del agua a 25C (tabla 5-1 pgina 138) para obtener la presin del gas seco:

PO2 = Pgas hmedo Pvapor de agua = 0,900 atm ( 23,76 mmHg x1 atm)

760 torr



PO2 seco = 0,869 atm

Se calcula la cantidad de gas oxgeno seco obtenido:


atm L

R T

0,082x (25 273) K

mol K

De la estequiometra se obtiene:

2 mol KClO 3122,5 g KClO 3

0,346 mol O 2 xx 28,3 g KClO 3

3 mol O21 mol KClO 3

Estos gramos son puros ya que proviene de los clculos estequiomtricos. Por lo tanto se debe calcular el % de pureza de la siguiente forma:

% pureza g purosx 100 28,3 gx 100 77,7 %

g muestra30,00 g

b) El volumen que ocupar el oxgeno en condiciones normales (1,00 atm y 273 K) se calcula por:

0,346 mol x 0,082atm Lx 273 K

VO2 n R Tmol K 7,75 L

1,00 atm

P

12.- a) Para el C3H8



Volumen5,00 L5,00 L + 2,00 L = 7,00 L

Presin150 torr x1 atm 0,197 atmDesconocida

760 torr

PV1 P1 T25,00 L x 0,197 atm x 293 K 0,141 atm

2V2 T17,00 L x 293 K



Se calcula la cantidad de gas en moles, utilizando las condiciones iniciales:

n de C3H8P V0,197 atm x 5,00 L 0,0410 mol de C3H8

R Tatm L

0,082x 293 K

mol K

Para el O2



Volumen2,00 L2,00 L + 5,00 L = 7,00 L

Presin3,00 atmDesconocida

PV1 P1 T22,00 L x 3,00 atm x 293 K 0,857 atm

2V2 T17,00 L x 293 K



atm L

R T

0,082x 293 K

mol K

La presin final despus de abrir la llave ser la suma de las presiones parciales:

Pfinal = PC3H8 + PO2 = 0,141 atm + 0,857 atm = 0,998 atm

b)Si se hace saltar una chispa ocurre la reaccin (balanceada):

C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (l)

Clculo del reactivo limitante:

Se determina la cantidad de C3H8 que se necesita para que se consuma TODO el O2

0,0410 mol de C3H8x5 mol de O2 0,205 mol de O 2Necesito

1 mol de C3H8

Se determina la cantidad de O2 que se necesita para que se consuma TODO el C3H8

0,250 mol de O2x1 mol de C3H8 0,0500 mol de C3H8Necesito

5 mol de O 2

Compuesto:Tengo:Necesito:Conclusin:



C3H80,0410 mol0,0500 molTengo menos de lo queReactivo limitante

necesito: Falta C3H8

O20,250 mol0,205 molTengo ms de lo queReactivo en exceso

necesito: sobra O2

(RL)

C3H8 (g)+ 5 O2 (g) 3 CO2 (g)+4 H2O (l)

Inicial (mol)0,04100,250

Reaccin- 0,0410- 0,205+ 0,123+ 0,164

Final (mol)0,0000,0450,1230,164

Los gases que quedan en el recipiente son: 0,045 mol de O2 y 0,123 mol de CO2. El agua que se forma es lquida, por lo tanto no se toma en cuenta dentro de los gases. Con los moles de O2 y CO2 se calcula la presin parcial de cada uno.

0,045 mol x 0,082atm Lx 293 K

PO2n R Tmol K 0,154 atm

7,00 L

V

0,123 mol x 0,082atm Lx 293 K

PCO2n R T 7mol K 0,422 atm

7,00 L

V

13.- a) Para el Cl2



Volumen3,00 L3,00 L + 1,20 L = 4,20 L

Presin250 torr x1 atm 0,329 atmDesconocida

760 torr

PV1 P1 T23,00 L x 0,329 atm x 295 K 0,235 atm

2V2 T14,20 L x 295 K




n de Cl2P V0,329 atm x 3,00 L 0,0408 mol de Cl2

atm L

R T0,082x 295 K

mol K

Para el H2S



Volumen1,20 L1,20 L + 3,00 L = 4,20 L

Presin3,00 atmDesconocida

P V1 P1 T21,20 L x 3,00 atm x 295 K 0,857 atm

2V2T14,20 L x 295 K


n de H 2S P V3,00 atm x 1,20 L 0,149 mol de H 2S

atm L

R T

0,082x 295 K

mol K

La presin final despus de abrir la llave ser la suma de las presiones parciales:

Pfinal = PCl2 + PH2S= 0,235 atm + 0,857 atm = 1,092 atm

b)Si ocurre la reaccin (balanceada):

8 Cl2 (g) + 8 H2S (g) S8 (s) + 16 HCl (g)

Clculo del reactivo limitante:

Se determina la cantidad de H2S que se necesita para que se consuma TODO el Cl2

8 mol de H 2S

0,0408 mol de Cl 2x 0,0408 mol de H 2S Necesito

8 mol de Cl 2

Se determina la cantidad de Cl2 que se necesita para que se consuma TODO el H2S

0,149 mol de H2S x8 mol de Cl 2 0,149 mol de Cl2Necesito

8 mol de H 2S

Compuesto:Tengo:Necesito:Conclusin:

H2S0,149 mol0,0408 molTengo ms de lo queReactivo en exceso

necesito: sobra H2S

Cl20,0408 mol0,149 molTengo menos de lo queReactivo limitante

necesito: Falta Cl2



(RL)8 Cl2 (g)+ 8 H2S (g) S8 (s)+16 HCl (g)

Inicial (mol)0,04080,1490

Reaccin- 0,0408- 0,0408+ 0,0051+ 0,0816

Final (mol)0,0000,10820,00510,0816

Los gases que quedan en el recipiente son: 0,1082 mol de H2S y 0,0816 mol de HCl. El azufre que se forma es slido, por lo tanto no se toma en cuenta. Con los moles de H2S y HCl se calcula la presin parcial de cada uno.

PH2S

PHCl

n R T V

n R T V

0,1082 mol x 0,082 atm L x 295 Kmol K

0,623 atm 4,20 L

0,0816 mol x 0,082 atm L x 295 Kmol K

0,470 atm 4,20 L

14.- Si el gas se va a recoger sobre agua, la presin atmosfrica ser igual a la presin del gas hmedo. Para obtener la presin del gas seco se busca la presin de vapor del agua a 24C (tabla 5-1 pgina 138) y se le resta a la presin atmosfrica. 22,38

PC2H2 seco = Pgas hmedo Pvapor de agua

PC2H2 seco = 690 torr 22,38 torr = 668 torr x1 atm= 0,879 atm

760 torr

PC2H2 seco = 0,879 atm

Se calcula ahora la cantidad de gas, en moles, que se obtiene segn la

estequiometra de la reaccin:

CaC2 (s) + 2 H2O (liq) C2H2 (g)+ Ca(OH)2

1 mol CaC 21 mol C 2 H 2

0,640 g CaC 2 xx0,0100 mol C 2 H 2

64 g CaC 21 mol CaC 2



El volumen se determina por la ecuacin de los gases ideales:

0,0100 mol x 0,082atm Lx 297 K

VC2H2 n R Tmol K 0,277 L

0,879 atm

P

15.- Se determina la frmula emprica utilizando los porcentajes: Cantidad de cada elemento en moles:

n C 46,20 g C x 1 mol C 3,85 mol C 12 g C

n N 53,80 g N x 1 mol N 3,84 mol N Ms pequeo 14 g N

Se determina la relacin de moles con respecto al ms pequeo:

Re lacin C / N :3,85 1,00Re lacin N / N :3,84 1,00

3,843,84

Frmula Emprica: CN

Para determinar la frmula molecular, es necesario conocer la masa molar. Esta se puede calcular con la relacin entre la masa de la muestra (1,05 g) y la cantidad en moles que se puede calcular por la ecuacin de los gases.

750 torr x1 atmx 0,500 L

P V760 torr

n de ciangeno 0,0202 mol

atm L

R T 0,082x (25 273) K

mol K

masa molar masa de muestra1,05 g 52,0g

mol de muestra0,0202 molmol

La Masa molar de la frmula emprica (CN) es 26 g/mol. Se calcula la relacin entre:

Masa molar de la frmula molecular=52,0 g/mol= 2,00

Masa molar de la frmula emprica26 g/mol

La frmula molecular es C2N2



16.- Se debe utilizar la ecuacin de Van der Waals:

(P a n 2 ) (V n b) n R T V 2Se despeja la presin y se obtiene la expresin: P n R T (n 2) a

V n bV 2

20,0 mol x 0,082atm Lx 300 K

P mol K(20,0 mol) 2x 3,59L2 atm 69 atm

3,00 L 20,0 mol x 0,0427L(3,00 L)2mol2

mol

b) El factor de compresibilidad de despeja de la ecuacin : P V = Z n R T

Z P V69 atm x 3,00 L 0,421

atm L

n R T

20,0 mol x 0,082x 300 K

mol K

17.- a) Como gases ideales:

103 g1 mol

n CH4 0,160 kg xx 10,0 mol

1 kg16 g

10,0 mol x 0,082atm Lx 298 K

PCH4n R Tmol K 4,07 atm

60,00 L

V

103 g1 mol

n NH3 0,170 kg xx 10,0 mol

1 kg17 g

10,0 mol x 0,082atm Lx 298 K

PNH 3n R Tmol K 4,07 atm

60,00 L

V

Las presiones como gases ideales son iguales.



b) Como gases reales:

De la ecuacin de Van der Waals:(P a n 2) (V n b) n R T

V 2

Se despeja la presin y se obtiene:P n R T (n 2) a

V 2

V n b

10,0 mol x 0,082atm Lx 298 K

2L2 atm

PCH4mol K(10,0 mol)x 2,25 4,04 atm

L

60,00 L 10,0 mol x 0,0428(60,00 L)2mol2

mol

10,0 mol x 0,082atm Lx 298 K

(10,0 mol) 2L2 atm

PNHmol Kx 4,17 3,98 atm

3L(60,00 L)2mol2

60,00 L 10,0 mol x 0,0371

mol

Las presiones como gases reales son diferentes debido a la diferencia en los valores de a y b.

c) Si se consideran como gases ideales, bajo las mismas condiciones de presin y temperatura, el gas de menor masa molar se mueve a mayor velocidad. Por lo tanto la bombona de metano se vaca en menos tiempo.

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