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