SEMINARIO I

GASES:

1.- Un gas ocupa 250 ml a 700 torr y 22°C. Cuando la presión cambia a 500 torr, ¿Qué temperatura en ºC, se necesita para mantener el mismo volumen?

VGas=250 mlT=22ºCP1=700 torrP2=500 torrT2=? ºC

2.- Dos recipientes de vidrio, uno de 400 ml y el otro de 200 ml, se conectan a través de una llave cerrada. Si el recipiente de 400 ml contiene gas O2 a una presión de 16 kPa, mientras que el otro recipiente de 200 ml contiene gas Ar a 32 kPa de presión, ¿Cuál será la presión final, en kPa, cuando se abre la llave a temperatura constante?

Datos:

O2

P1= 16 kPaV1= 400 mlV2= 600 mlP2=?

ArP1= 32 kPaV1= 200 mlV2= 600mlP2=?

P2 + P3 = 10.67 + 10.67 = 21.33 Kpa

P1

T1

=P2

T2

P2 T1

P1

=T2 500 torr (295° K)

700 torr=

T2 = 210.7 K -62 °C=

PO2V1 =

400 ml O2 200 ml Ar

P2 VT

PAr= 32 KPaPO2= 16 KPa

PO2 V1

VT

P2 = =16 Kpa (400 ml)

600 ml

P2 = 10.67 KPa

P3 =PAr V2

VT

32 Kpa (200 ml) 600 ml

P2 = 10.67 KPa

3.- Una mezcla de 0,20 moles de SO2, 0,60 moles de NH3 y 1,2 moles de SO3

está a una presión total de 700 torr. ¿Cuál es la presión parcial, en torr, de SO2?

n=0,2 moles SO2 nT = nSO2 + nNH3 + nSO3

n=0,6 moles NH3 nT = 0.2 + 0.6 + 1.2 = 2 molesn=1,2 moles SO3PT= 700 torr XSO2 =

PSO2 = 0.1 (700torr) = 70 torr

4.- Un volumen determinado de oxígeno gaseoso se difunde a través de un capilar en 95 segundos. Luego en las mismas condiciones de presión y temperatura, un mismo volumen de una mezcla de H2 y N2 emplea 70 segundos para difundirse por el mismo capilar. Determine la composición volumétrica de la mezcla.

PM mezcla = 17.37 g/mol.

PM mezcla = PM H2 * X H2 + PM N2 * X N2 ; X H2 + X N2 = 1

17.37 = 2 * X H2 + 28 * X N2 -------> 17.37 = 2 + X H2 + 28 + ( 1 - X H2)

X H2 = 0.41 41 % ; X N2 = 0.59 59%

5.- Un globo lleno de gas tiene un volumen de 1 litro a 1 atm y 25 ºC. Este globo es llevado a la estratosfera donde la temperatura es -45ºC y la presión 0,2 atm. Considerando el globo de material muy flexible y el gas dentro como un gas ideal, ¿cuál es el volumen final del globo?

V1 = 1 L V2 = ?P1 = 1 atm P2 = 0.2 atmT1 = 25°C + 273 T2 = - 45°C + 273

nSO2

nT= 0.2

2= 0.1

Veloc. O2

Veloc. Mezcla

PM mezcla

PM 02

= Vol. Mezcla = Vol. O2

t mezcla

t 02

PM mezcla

PM 02

=

22

70

95

2PM mezcla

32=

P1 . V1 P2 . V2

T1 T2

Rta. 3,825 litros

6.- Calcular la cantidad de oxígeno que hay en el aire de una habitación cúbica de 3 m de lado, que se encuentra cerrada, si la presión dentro de la misma es de 1 atm y la temperatura de 27 ºC. Considerar que el aire es una mezcla formada por 75 % de nitrógeno y 25 % de oxígeno.

P = 1 atm

V = 3 x 3 x 3 = 27 m3

T = 27°C + 273

PV = n R T n = P V / R T

n = 1 x 27000 / 0.082 x 300

n = 1097.6 moles

molles de oxigeno = 1097.6 x 0.25 = 274 .4 moles x 32 g / mol = 8780 g

7.- Se tienen tres recipientes A, B y C unidos mediante unos tubos provistos de las correspondientes llaves de paso, inicialmente cerrados.El recipiente A contiene Helio y el recipiente B contieneCO 2 , mientras que el recipiente C está vacío. (Losvolúmenes de los recipientes y las presiones de los fases seindican en el esquema)Se abren ambas llaves de paso, manteniendo invariablela temperatura del sistema. Al cabo de un cierto tiempo, elsistema alcanza el equilibrio.En ese momento, ¿Cuál es la presión en el interior del recipiente C? ¿Y las presiones parciales de ambosgases?DATOS: Pesos atómicos: C =12,0; He = 4,0; O = 16,0

La temperatura se mantiene constante constante a lo largo del proceso,vamos a realizar todos los cálculos suponiendo una temperatura “T”.

= => P1 . V1 . T2

P2 . T1

V2 =

V2 =1 x 1 x 228

0.2 x 298

Vamos a determinar el número de moles de cada gas que hay en los recipientes A y B utilizando la ecuación general:

P . V = n . R . T:

Helio: 3 x 3 = nHELIO x 0.08206 x T nHELIO = 9 / 0.08206 T nHELIO = 109.756 / T moles de hielo

CO2: 4 x 2 = nCO2 x 0.08206 x T nCO2 = 8 / 0.08206 T nCO2 = 97.561 / T moles de CO2

Cuando abrimos las dos llaves de paso y se estabiliza el sistema, tendremos una mezcla homogénea de los dos gases en el volumen total, que es la suma de los volúmenes de los tres recipientes.Si le aplicamos esta misma ecuación general al volumen total con el nº total de moles, obtendremos elvalor de la presión total del conjunto que será, por tanto, también la del recipiente de 5 litros, pues están conectados todos los recipientes:

P . V = n . R . T

Pt x (2+3+5) = (109.756/T + 97.561/T) x 0.08206 T

Pt x 10 = 207.3177T X 0.08206 T

Pt = 207.317 x 0.08206 /10 = 1.7 Atm.

He : P.V = P’.V’ : 4 . 2 = P ’. 10 ; P’ = 0,8 atm, del Helio

CO 2 : P.V = P’.V’ : 3.3 = P’.10 ; P’ = 0,9 atm del CO 2

Y la presión total se determina aplicando la Ley de Dalton de las Presiones parciales: P TOTAL = P He + P CO2

PTOTAL = 0,8 + 0,9 = 1,7 atm

8.- Dos bulbos de vidrio, A y B de 500 mL y 200 mL de volumen respectivamente, se conectan a través de una llave cerrada. Si A contiene N2 a una presión de 50 kPa mientras que B contiene O2 a 100 kPa de presión, ¿cuál será la presión cuando se abre la llave?

Recipiente A RecipienteBNitrogeno N2 Oxigeno O2Va = 500 mL = 0.5 L Vb = 200 mL = 0.2 LPa = 50 Kpa Pb = 100 Kpa

Calculamos el numero de moles de cada especie:

P V = n R T P V = n R T

na = P V / R T nb = P V / R T

na = 50 (0.5) / RT nb = 100 (0.2) / R T

na = 25 / RT nb = 20 / RT

Calculamos las presiones de los gases ocupando todo el volumen:

Pa = (n R T)/V Pb = (n R T)/V

Pa = [(25/RT) (RT)] / 0.7 Pb = [(20/RT) (RT)] / 0.7

Pa = 35.7 Kpa Pb = 28.57 Kpa

Presion total = (35.7 + 28.57) KPa

9.- Una vasija A de 200 cm3 está separada de otra B de 400 cm3 mediante una tubería de capacidad despreciable provista de una llave de paso. La vasija A contiene un gas a 750 mm Hg y 45ºC y en la B se ha hecho el vacío. Calcula a) Cantidad de gas que se tiene ; b) la presión en los dos recipientes después de abrir la llave de paso y fluir el gas de A a B, si no varía la temperatura. C) ¿Qué cantidad de gas habrá en cada uno de los dos recipientes?Dado que inicialmente el gas se encuentra en la vasija de 200 ml, éste será el volumen inicial, mientras que cuando se conectan las dos, el volumen final que ocupará el gas será el volumen total de ambos recipientes: 200 + 400 = 600 mlLa cantidad de gas, que debemos expresarla en moles ya que desconocemos de qué gas se trata para poder expresarlo en gramos, que se tiene la calculamos por medio de la ecuación general de los gases ideales aplicada a la primera vasija:

P = 750 mm Hg = 750 / 760 atm

V = 200 ml = 0,2 l

T = 45ºC = 45 + 273 = 318ºK

Nº de moles = ?

P.V = n.R.T 750760 . 0,2 = n . 0,082 . 318

n = 750 . 0,2 760 . 0,082 . 318 = 7,57 . 10 - 3 moles

10.- A presión constante un gas ocupa 1.500 (ml) a 35º C ¿Qué temperatura es necesaria para que este gas se expanda 2,6 L?

V1 = 1.500 ml = 1.5 L

T1 = 35º C + 273 = 308 K

V2 = 2,6 L

Ley de Charles

533,87 − 273 = 260,87 º C.

11.- Cinco gramos de etano se encuentran dentro de un bulbo de un litro de capacidad. El bulbo es tan débil que se romperá si la presión sobrepasa las 10 atmósferas. ¿A qué temperatura alcanzará la presión del gas el valor de rompimiento?

PV = nRT. n =W /M

T = MPV = (30 g/mol) (10 atm) (1 L) R . W (0.082 L atm/molK) (5 g)

T = 731.23 K = 458.1 °C

12.- .- Un gran cilindro para almacenar gases comprimidos tiene un volumen aproximadode 1.5 pies3 Si el gas se almacena a un presión de 150 atm a300° K, ¿cuántos moles de gas contiene el cilindro? ¿Cuál sería el peso deloxígeno en un cilindro de esta naturaleza?

n = PV = (150 atm)(1.5 pie3) (28.316 It/l pie3) RT (0.082054 It atm/moI K) (300 K)

n = 258.84 moles

W = nM = (258.84 moles)(32 gr/mol) = 8282.88 gr

13.- Se dispone en el laboratorio de un recipiente vacío cuya masa es de 70,00 g. Se llena de oxígeno gaseoso y su masa alcanza 72,00 g. Se llena después con otro gas

desconocido en las mismas condiciones de presión y temperatura y su masa es de 72,75 g. Calcule el peso molecular de este gas. DATO: Peso atómico del oxígeno: 16,00

Nº moles = W (gramos) / PM

Cuando se llena con oxigeno: Cuando se llena con gas desconocido:Peso recipiente + oxigeno : 72 Peso recipiente + oxigeno : 72.75Peso recipiente : 70 Peso recipiente : 70Diferencia 2.0 Diferencia 2.75

2 gramos oxigeno ------> 32 gramos

2.75 gramos gas -------> X

X = 44 g

14.- En un matraz de 250 cm3 se introduce éter etílico (C4H10O) a una temperatura de 12 ºC y a una presión de 740 mm de Hg. Se saca todo el aire, se cierra el matraz y se calienta a 200 ºC. ¿Cuál será la cantidad máxima de éter etílico (en gramos) que pueden introducirse si la presión del matraz no debe exceder de 40 atmósferas?DATOS: Punto de ebullición del éter etílico = 34,6 ºC.Masas atómicas: C = 12; 0 = 16; H =1

A 200ºC, todo el éter eti lico se encuentra en forma de gas por lo que será éste el gas responsable de la presión en el interior, la cual, como indica el enunciado, no debe sobrepasar el valor de 40 atm.

Así, aplicando la ecuación general de los gases, se determina la cantidad de éter que puede introducirse en el matraz:

P.V = n.R.T ==> n = P . V / R T n = 40 x 0.250 / 0.082 x 473

n = 0,258 moles de éter Si queremos expresar esta cantidad en gramos, hemos de tener en cuenta el peso molecular del éter:

C4H10 O ==> 4.12 + 10.1 + 16 = 74 g/mol,

g de éter = 0,26 x 74 = 19,24 g de éter que se pueden introducir en el matraz