1. Una mezcla de metano y vapor de agua proveniente de un biodigestor es introducida en un sistema de almacenamiento provisto de un agente desecante. Al inicio la presin del sistema es de 760 mmHg, sin embargo luego de algunas horas la presin disminuye a 745 mmHg. Calcule la composicin (fraccin molar) de la mezcla de metano y vapor de agua original. (10 pts) R/

4

2

760 mmHg

745 mmHg

(760 745) mmHg 15 mmHg

total

CH

H O

p

p

p

4

2

7450,98

760

150,02

760

CH

H O

x

x

2. La presin total de una mezcla de hidrgeno y oxgeno es 1,0 atm. La mezcla combustiona y el agua formada es removida. El gas que permanece es hidrgeno

puro, y ejerce una presin de 0,40 atm, cuando se mide a las mismas condiciones de

T y V que la mezcla original. Calcule la composicin de la mezcla original. (10 pts)

R/

La relacin entre las presiones parciales de la proporcin de hidrgeno y oxgeno (

2 2, ,H i O ip p ) que combustiona y la presin parcial del hidrgeno sobrante (

2 ,H fp )

es:

2 2 2

2

2 2

, , ,

,

, ,

1,0 atm

0,40 atm

1,0 atm 0,40 atm 0,60 atm

T H i O i H f

H f

H i O i

p p p p

p

p p

Ahora, de la relacin estequiomtrica de la reaccin de combustin del hidrgeno y

oxgeno: 1

2 2 22H O H O

Se tiene que de la totalidad de moles que combustionan, 1/3 parte corresponde a

moles de oxgeno, y 2/3 partes a moles de hidrgeno:

2

2

1, 3

2, 3

0,60 atm 0,20 atm

0,60 atm 0,40 atm

O i

H i

p x

p x

De lo anterior, la composicin de la mezcla original es:

2 2 2

2 2

2

2

2

2

, ,

,

0,40 atm 0,40 atm 0,80 atm

0,20 atm

0,80 atm0,80

1,0 atm

0,20 atm0,20

1,0 atm

H H i H f

O O i

H

H

T

O

O

T

p p p

p p

px

p

px

p

3. La presin parcial del nitrgeno, metano y oxgeno de una mezcla a 300 K es 3,85 kPa, 1,45 kPa y 4,55 kPa respectivamente. El nmero total de moles de la mezcla es igual a 12,5. Calcule a. el volumen y b. la masa total de la mezcla. (10 pts). Se parte calculando la presin total de la mezcla:

3,85 1,45 4,55 9,85 kPaTp

a. Partiendo de la ecuacin de estado de los gases ideales se calcula el

volumen de la mezcla:

3 3

3

12,5 8,314 3003,16 3,16 10

9,85 10

T

T

n RT x xV m x L

p x

b. El clculo de la masa, se inicia calculando la fraccin molar de cada uno de

los gases:

2

4

2

3,85( ) 0,391

9,85

1,45( ) 0,147

9,85

4,55( ) 0,462

9,85

T

px

p

x N

x CH

x O

Posteriormente se calcula partiendo de la definicin de fraccin molar el nmero de moles de cada gas:

24

2

( ) 0,391 12,5 4,89

( ) 0,147 12,5 1,84

( ) 0,462 12,5 5.78

Tn xn

n N x

n CH x

n O x

Y por ltimo partiendo de la informacin de las masas molares: MM(N2) = 28 g/mol, MM(CH4) = 16 g/mol y MM(O2)=32 g/mol, se calcula la masa total de la mezcla:

4,89 28 1,84 16 5,78 32 351,3 gm x x x

4. Calcule la relacin g N2O/g aire de una muestra de aire para la cual se tiene una relacin de mezcla de N2O igual a 311 ppbv. (10 pts) R/

9

22

9 9 7

2 2 2

7 9

2 22

311x10 mol N O311 ppbv N O

1 mol aire

g311x10 mol N O 311x10 mol N O x 44 = 136.8x10 g N O

mol

1 mol aire = 28.95 g aire

136.8x10 g N O 472.7x10 g N O 311 ppbv N O

28.95 g aire 1 g aire

5. La densidad del aire a 0,987 bar y 27 C es 1,146 kg/m3. Calcule la fraccin molar y la presin parcial del nitrgeno y el oxgeno asumiendo, como primera aproximacin, que el aire se compone solo de estos dos gases. (10 pts) R/

21.146x8.314x300 2.896x10 kg/mol = 28.96 g/mol98700

RTpMM RT MM

p

MM

2 2 2 2

2 2 2 2

2 2

2 2 2

N N O O

N N O O

N N

N O N

28.96 g/mol

28.96 g/mol 28 g/mol (1 ) 32 g/mol

0.76 1 0.24

aireMM x MM x MM

x MM x MM

x x

x x x