PROBLEMAS ESTADO GASEOSO 1) A 27 27°C, °C, de 50 500 CC H2, medidos a una presión de 400mm.de Hg y 1000 CC de N 2, medidos bajo una presión de 00 mm. de Hg se !o"o!an den#ro de un $ras!o e%a!uado de dos "i#ros de !apa!idad.
DATOS: H2:
N2:
&' 27°!( 27*00°+
&' 00°+
' 500 m" * 0.5 "#
' 1000 !m
-' 400 mm Hg
-' 00 mm Hg
nH2 '
nn2 '
Luego: - ' ' 2"# &' 00°+
SOLUCIÓN: Ha""ando presión'
P.V = NRT P=
NRT V 2 < ¿ =400,608 mm Hg
P=
( 0.0428 ml ) ( 62.4 )( 300 ° K ) ¿
-* 400,0/mmHg
2) e in#r in#rod odu! u!e e a C.N C.N.. 1 "#. "#. de C2 gaseoso 1.5 "#. de 2 gaseoso gaseoso en un un re!ipien# re!ipien#e e de 2 "#. "#. a 27°C.
a) Ca"!u"ar Ca"!u"ar #ras !errar !errar y produ!irse produ!irse "a me!"a me!"a "a presión presión en e" re!ipien#e re!ipien#e y "a !omposi! !omposi!ión ión 3) de" gas. A !on#inua!ión se in#rodu!e, a "a misma #empera#ura, "a !an#idad es6ue#iome#ri!a ne!esaria de gas CH4 para 6ue rea!!ione #odo e" 2 presen#e en e" re!ipien#e. 3Combus#ión 3 Combus#ión !omp"e#a) b) Ca"!u" Ca"!u"ar ar #ras #ras in#ro in#rodu! du!ir ir e" CH CH4 y an#es de 6ue se produ!a !ombus#ión, "as presiones par!ia"es de C de "os !omponen#es en e" re!ipien#e, a "a misma #empera#ura de 27°C.
DATOS: C.N.: 1 mo" de gas * 22.4 "#
MEZCLA: ' 2 "#
&' 27°+
&' 27°! ( 27 * 00°8
-' 1 a#m
-'
n' 1mo" ' 22,4 "#
SOLUCIÓN: n!o2* 1"# 9 1mo" !o 2 22.4 "# * 0.044 mo" !o 2 no2* 1. "# 9 1mo" o 2 22.4 22.4 "# * 0.0 70 mo" o2 n&' 0.044 ( 0.070 * 0.111 mo"
a)
P=
NRT V
¿
atm x <
molx°K 0.082 ¿ ( 300 ° K )
¿
2< ¿=1.372 (0.1116 mol ) ¿
P =¿ • •
0,044 0,111 9 100 * :,: 0,070 0,111 9 100 * 0
A o!"#!ua#$!: %) Me&'a :C2 ( 2 (CH4 Co(%u"#$! o(*'e"a: CH 4 + 2 O2 →CO 2 + 2 H 2 O De+u#(o:
1 molCH 4 2 molO2
;
1 molCO2 2 mol H 2 2 O
% V/V
E! g,: CH4' 1
C2' 44
2' 2
H2' 1/
1 gr' 2 32) gr 2
n02=0,0670 mol nCH 4 4 =0,0670 molO2 x
1 molCH 4 4 2 molO2
=0,0335 mol
nC 02=0,0446 mol nT =0,1451 mol
Pa,a *,e#o!e *a,#a'e: P x = x
&
.-&
Me&'a: -CO2 O2 CH/) = V: 2'" T: 0113 PT :4 !T: 156/76 (o'
PT =
n T R T V
=
0,1451 x 0,082 x 300 2
=1,785
-C2 * 0,044 0,1451 9 1,7/5 * 0,54: -2 * 0,070 0,1451 9 1,7/5 * 0,/24 -CH4 * 0,05 0,1451 9 1,7/5 * 0,412
) ;n un re!ipien#e de 1 "#. si#uado si#uado en un un "abora#orio a 25°C y 750 mm Hg de presión se a
as#a #o#a" des!omposi!ión des!omposi!ión de" +C= en +C= y 2 .;n$ria .;n$riado do nue%amen nue%amen#e #e a 50°C 50°C ?Cu@" ?Cu@" ser@ "a presió presión n den#ro den#ro de" re!ipi re!ipien# en#e e espre! espre!ie ie e" %o"umen o!upado por "os só"idos. A&' A&' KCLO 3( S ) → KCL( S) + o 2( g )
DATOS: AIRE:
' 1 "# &' 25°C ( 27 * 2:/°+ -' 750 mm Hg naire'
SOLUCIÓN: 1 <¿
¿
( 750 mmHg ) ¿ n aire=
PV =¿ = ¿ RT mB
naire =0,0403 mol 2 kclO 3 → 2 KCl + 3 O2
m n= M nkclo 3 =0,00816 mol nO 2= 0,0122 mol m KClO3 1 gr = =0,00816 mol nkclo 3 = M KClO3 122,5 gr / mol
Me&'a: 3AB; ( 2)' -' ' 1"# &' 50°C (27 * 2°+
!T= !a#,e !O2 * 0,040 ( 0,0122 * 0,0525 mo" nT =0,0525 mol
P=
NRT ( 0,0525 )( 0,082)( 323 ) = =1,3905 atm V 1
-* 1,:05 a#m 4) A una una #empera# #empera#ura ura dada dada un !ier#o !ier#o nDmero nDmero de gramos gramos de CH 4 o!upan 10 "i#ros a 0.24 a#m. a" o!upar e" mismo %o"umen. !a"!u"ar !a"!u"ar e" peso mo"e!u"ar de E. si E es#@ !ompues#o de !arbono !arbono e >idrogeno !on un /0 de !arbono. de#ermine adem@s su $órmu"a empFri!a
DATOS: CH/ :
B:
m CH 4 = X gr
&* &
&*&
* 10 "#
* 10 "# *
- * 0,24 a#m
- * 0,12/ a#m
SOLUCIÓN: PV =nRT →
P . M RT = m V
( 0,24 ) ( V )= X RT 16
X . R . T =0,24 X 16 =3,84 V X .R.T M B
128 . V =
X . R . T =0,128 . M B V M B= 30 gr / mol
E' 3C, H)' C' /0
H' 20
EA;' 100 gr C : 80 gr →
80
H : 20 gr →
12 20 1
→ 6,67 → 6,67 / 6,67=1
→ 20 → 20 / 6,67 =3
8ORMULA EMPIRICA: CH 5) n re!i re!ipie pien#e n#e !errad !errado o !on#ie !on#iene ne una una me!"a me!"a de gases gases A y E 6ue ejer!e ejer!en n una una pres presion iones es par!ia"es de 50 y 210 mm Hg, respe!#i%amen#e. despuGs de dejar en#rar aire en e" re!ipien#e a "a misma misma #empera#ur #empera#ura a y >as#a >as#a una presión presión de 70 mm Hg, "a !omposi !omposi!ión !ión en peso es es de 47 de A 2 de E y e" res#o de aire. e#erminar "os pesos pesos mo"e!u"ares de A y E 3I aire'2:). SOLUCIÓN: JACCBKN -;BKN * JACCBKN I=A Me&'a #!##a': X =
n nT
=
P PT
nT n
=
PT P
n + n B P + PB n n + n B n n + n B n
=
=
P 350 + 210 350
=1,6
n + nB =1,6 n n B=1,6 n − n
−−−−−−¿ n B=0,6 n −−−−−−¿ Me&'a 9#!a': BASE: 100 BASE: 100 gr 47
n = M
,
n B=
32
M B
,
n !R" =
21 29
= 0,724
1
) n gas gas a 50 50 mm Hg o!upaba un re!ipien#e de %o"umen des!ono!ido. e re#iró !ier#a !an#idad !an#idad de gas 6ue 6ue se en!on#ró en!on#ró 6ue o!upab o!upaba a 1,52!m 1,52!m a "a presión de 1 a#m. =a presión de" gas res#an#e en e" re!ipien#e $ue de 00 mm Hg sabiendo 6ue #odas "as medidas $ueron $ueron >e!>as a "a misma #empera#ura .Ca"!u"e e" %o"umen de" re!ipien#e.
DATOS: Ga #!##a':
Ga a"u,a+o:
-' 50 mm Hg ' &' & n& '
-' 1 a#m ' 1,52 m" &'& n1 '
SOLUCIÓN:
Ga o%,a!"e: -' 00 mm Hg ' &'& n2 '
PV n= RT
!T: !6 !2
650 ( V # )
RT
650 ( V # )
=
1
760 (0,00152 )
RT
=1, 155 155 .
RT
( ) ( )(
650 V #
1
RT
=
1
RT
1
=
600 ( V # )
RT
+ 600 ( V # )
RT
1
RT
1,155 + 600 V # )
50 L * 1,155 ( 00 L 500 L * 1,155 L * 0,021 "#
7) n "i#ro "i#ro de un gas A, a 2 a#m. de de presión presión y 2 "# de un gas E a a#m. a#m. de presió presión n se me!"a me!"an n en un re!ipien#e de 4 "# a) =a presión presión $ina" de "a me!"a me!"a gaseo gaseosa sa si "a &° duran#e duran#e #odo e" pro!eso pro!eso >a permane!id permane!ido o !ons#an#e. b) =a masa mo"e!u"ar mo"e!u"ar media de "a me!" me!"a, a, si si "a masa #o#a" de "a "a me!"a me!"a es de 24 gr. M &° * °+. !) i "a #empera #empera#ura #ura de A >ubiese >ubiese sido sido de 00°+, 00°+, "a de de E de 400°+ 400°+ y "a #empera# #empera#ura ura $ina" $ina" de "a me!"a 00°+ ?Cu@" ser@ "a presión $ina"
DATOS: A:
B:
-' 2 a#m ' 1 "# ' 2 "# &'&
&'&
n A '
nE'
SOLUCIÓN:
-' a#m
a) Me& Me&'a 'a:: -&' ' 4 "# &' &
!T = !A !B P T ( 4 ) 2 ( 1 ) 3 (2 ) = + RT RT RT
4 -& * 2 ( -& * 4/ * 2 a#m -& ' 2 a#m
%) Me& Me&'a 'a : n#o * 24 gr &' °+ ' 4 "# -' 2 a#m nme$cla=
m Me$cla M Me$cla
nme$cla=24 m Me$cla P .V = . RT M Me$cla
=m Me$cla RT M Me$cla PV = M Me$cla=
m Me$cla RT PV
=
24 ( 0,082 )( 333 ) 2 x 4
=81,92 g / mol
M Me$cla= 81,92 g / mol
) A: -' 2 a#m ' 1 "# &' 00°+ n A' nE' Me&'a: &' 00°+ ' 4 "#
B: -' a#m ' 2 "# &' 400°+
-' nT =n + nB PT . 4 0,082 x 600 4 PT 49,2 4 PT 49,2
=
2 84,6
=
+
2 (1 ) 0,082 x 300
+
3 (2 ) 0,082 x 400
6 32,8
=6,0813 + 0,1829 = 3,24906
-&' ,24:0 /) n re!ipien#e re!ipien#e rFgido 6ue !on#iene !on#iene 1 8g de N 2 a 25°C y 00 +-a se se !one!#a a !on#enedor rFgido 6ue !on#iene 8g de 2 a 25°C y 500 +-a se se abre "a %@"%u"a 6ue !one!#a !one!#a ambos re!ipien#es y se permi#e 6ue "os gases se me!"en. i "a #empera#ura $ina" de "a me!"a es de 25°C. e#erminar e" %o"umen de !ada !on#enedor y "a presión $ina" de "a me!"a.
DATOS: Re#*#e!"e N2:
Re#*#e!"e O2:
Me&'a:
H2 ' 1 8g de N a ' 100 8g &' 25°C (27' 2:/°+ -' 00+-a' 2,:07 a#m nN2 ' '
2' 8g &' 2:/°+ -' 4,:4 a#m n2 ' '
&' 2:/°+ -& ' &' 75
SOLUCIÓN: Ha''a!+o o';(e!e:
N2 : m PV = R . T M atm. <
¿
( 298 ° K )
mol mol .° K
( 2,9607 atm ) ( V )= 1000 gr . 0,082 ¿ 28 gr / mol 1000 gr 28 gr / mol
atm. < . 0,082
( 298 ° K )
mol mol .° K
2,9607
V =¿
' 2:4,7
¿
O2: m PV = R . T M atm. <
¿
( 298 ° K )
mol.° K
( 4,9346 atm ) ( V )= 3000 gr . 0,082 ¿ 32 gr / mol 298 ° K
¿
atm.<
¿
¿
mol mol .° K 3000 gr . 0,082 ¿ 32 gr / mol V =¿
' 44,0
A
Ha''a!+o *,e#$!: PV =nRT P=
nRT ( 129,4549 )( 0,082 )( 298 ) = =4,1351 V 765
- * 4,151
:) n gas !onsis# !onsis#e e en una me!"a me!"a de ;#ano ;#ano 3A) y Eu#ano Eu#ano 3E). 3E). n ba"ón de de 200 m" se ""ena ""ena !on e" gas a "a presión de 750 #orr, #orr, a 20°C.-or di$eren! di$eren!ia ia pesada, pesada, e" peso de" gas es de 0,/4 gr. gr. Ca"!u"ar "a !omposi!ión !omposi!ión mo"ar de "a me!"a.
DATOS: Ie!"a 3A E)' V :200 ml → 0,2 < ¿
P :750 Torr → 0,9868 atm
&' 2:°+ n&'
SOLUCIÓN: PV =nRT PV nT = RT 0,2< ¿
¿
atm. <
¿
mol.° K
0,082 ¿
¿ ¿
(0,9868 atm ) ¿ nT =¿ −4
nT =8,01 x 10 mol
JA=&A
10);" o9Fgeno de un ba"ón de "#. se #ras"ada #ras"ada a o#ro ba"ón de 4 "# .i en e" #ras"ado se pierden 12 12 gr. de" de" gas, de#erminar de#erminar e" peso ini!ia" de" gas. Considerar Considerar 6ue "a presión y "a #empera#ur #empera#ura a no !ambian.
DATOS: I!##a':
8#!a':
' "#
' 4 "#
-' -
-' -
&' &
&' &
'
' 3ini!ia" O12 gr)
SOLUCIÓN:
m = R . T PV =nRT →PV = M R T % M = PV
6 <¿
¿ 4< ¿ P ¿ P ¿ M =
X i P T
¿
4 <¿ 6<¿=
X − 12
¿
M =
X i
¿
M =6 X i −72=36
P*
11) A "a #empera#ura de 227°C, por 2 agujeros de un !i"indro de 24 "#. de !apa!idad, se inye!#an gas o9Fgen o9Fgeno o y %apor de agua en $orma $orma 1simu"#@n simu"#@nea. ea. A" A" a"!an a"!anar ar "a presió presión n de 54 mm Hg ambos agujeros se !ierran. ?!u@" es e" peso de" gas o9Fgeno en "a me!"a
DATOS: Me&'a: -' 54 mm Hg ' 24 "# &' 500°+ n&' n2 ( nH2
SOLUCIÓN: 624 < ¿
¿
( 354 mm Hg ) ¿ PV =¿ = ¿ nT = RT
n& * 7,0/ m" n2 ( nH2 * 7,0/QQQQ.
& =
V O 2 V H 2 2 O V → & O 2= & H 2 2 O= T T O 2 T H 2 O
& O 2 & H 2 2 O
V O 2 V H 2 O
=
√
V 02 M H 2 O M O 2
→
=0,75
i "os %o"Dmenes %o"Dmenes de presión se igua"an se usa' usa' T 1 T 2
=
√
M 2 M 1
V 1=V 2
B' V 1. T 2 V 2 . T 1 V O 2=
n H 2 2 O
√
M 2 M 1
nO 2 RT
V H 2 2 O =
n02
=
PT n H 2 2 O RT PT
=0, 7
nO 2 + 133 nO 2 =7,60
2, nO 2 * 7,0/ nO 2= 3,038
n H 2O =
n02 0,75
=1,33 no 2
√
T = 18 =0,75 32 V H 2 2 O T
12);n un ma#ra de /00 m". de !apa!idad !apa!idad >abFa gas gas argón a 0°C, ejer!iendo una una presión de 50 mm Hg. e a
1);n una me!"a de gases A, E y C e" 40 es de" gas A. A. A" e9#raerse Fn#egramen#e Fn#egramen#e A se !ons#a#a 6ue en "a me!"a me!"a resu"#a resu"#an#e n#e e" 0 es de" gas E y 6ue su presión presión par!ia" par!ia" es 1 a#mos$er a#mos$era a ?!a"!u"ar "a presión #o#a" de "a me!"a me!"a ini!ia"
SOLUCIÓN: Ie!"a gaseosa' o"umG#ri!a o"umG#ri!a * Io"ar Me$cla !nicial Me$cla Re'(ltante
= 40 B =60 B + C =60 C =40
BASE: 1mo" de me!"a ini!ia"' = 40 → n =1 ( 0.40 ) =0.40 mol B + C =60 → nB + n C =1 ( 60 )=0.60 mol
=uego' n R"S<NT"=0.60 mol B =60 → n B=0.6 ( 0.6 )=0.36 mol C =40 → nC =0.6 ( 0.4 )=0.24 mol
"N M")CL M")CL !N!C!L
n =0.4 mol mol → =40 n B= 0.36 mol→B=36 nC = 0.24 mol→C = 24
abemos' en "a me!"a resu"#an#e - E * 1 a#m P Re'(ltante=
P B∗n Re'(ltante nB
1 0.6 = atm∗ mol =1.67 atm
8#!a'(e!"e: Pinicial R∗T P Re'(ltante = = ninicial
Pinicial ninicial
V
=
n Re'(ltante
P Re'(ltante n Re'(ltante
0.36 mol
P Re'(ltante∗n inicial Pinicial= n Re'(ltante
Pinicial=
1.67 atm∗1 0.6
Pinicial=2.78 atm
14)n #an6ue de a!ero !on#iene una me!"a !on un 20 en peso de Hidrogeno y e" res#o de Ni#rógeno. Ha""ar "a densidad de "a me!"a, en gr"#, si es#@ a 20°C y a /0 mm Hg. SOLUCIÓN: EA;' 100 gr 20 H 2 →
20 gr
gr 2 mol
=10 mole'→ 0,7718
8 0 N 2 →
8 0 gr
gr 28 mol
nT =10 + 2,867 = 12,857
Me&'a: n& * 12, /57 mo" &' 2:°+ -' /0 mm Hg ' PV =nRT V =
nRT P
=2,867 mole mole'' → 0,1556
15) ;n un re!ipien#e re!ipien#e 6ue !on#iene !on#iene gas me#ano me#ano "a presión presión disminuye disminuye de 1120 1120 a :/0 #orr en 47 minu#os, !uando e" gas es!apa por un ori$i!io. i en e" mismo re!ipien#e >ubiera o#ro gas, "a presión !aerFa de 00 a 450 #orr en 74 minu#os. Ha""ar e" peso mo"e!u"ar de es#e gas, !onsiderando 6ue "a #empera#ura en ambas !ir!uns#an!ias es "a misma.
1) na me!"a de Ni#rógeno y %apor de agua se in#rodu!e a un $ras!o %a!Fo, 6ue !on#iene un des>idra#an#e só"ido. i "a presión de 70 #orr, ini!ia" !ae a 745 #orr, >a""ar e" %o"umen de" $ras!o, sabiendo adem@s 6ue 6ue e" des>idra#an#e, de %o"umen %o"umen despre!iab"e, aumen#o aumen#o su peso en 0,15 gr. gr. =a #empera#ura $ue 20°C y no %ario.
DATOS:
P1=760 Torr =1 atmP2 =745 Torr =0.98 atmT C'te= 293 K
SOLUCIÓN: ;" des>idra#an#e absorbe #odo e" %apor de agua de "a me!"a' P H O = P 1− P2=1− 0.98=0.02 atm 2
P N = P2= P1− P H O= 1 − 0.02=0.98 atm 2
2
=uego' P H O =
n H O∗ P1 2
n1
2
P N =
n N ∗ P1 2
n1
2
abemos' n1= n H O + n N 2
2
n1− n H O= n N 2
2
i%idimos "as presiones par!ia"es' n H O∗ P1 2
P H O 2
P N
=
2
n1 n N ∗ P1
→
P H O
2
2
P N
2
=
n H O 2
n1− n H O 2
n1 n1−n H O 2
n H O
=
n H O
−
2
n1 n H O
2
n H O 2
n H O 2
−1=
2
n1 n H O
2
P H O
2
n1
P N
=
P N
2
P H O 2
0.98 0.02
= 49
=50
2
;"e%amos a O1 a ambos miembros' −1
[ ] n1
n H O 2
−1
=[ 50 ] →
n H O 2
n1
´ H O=0,02 =0.02 → X 2
´ =0,98
∴ X N
2
-or "o #an#o, e" peso de" des>idra#an#e es % H O =0,15 gr 2
n H O = 2
n1 =
0.15 18
n H O 2
´ H O X
=0.00833 mol
= 0.00833 mol =0.4165 mol 0,02
2
Ha""amos e" %o"umen de" re!ipien#e'
V Reci*iente=
n1∗ R∗T P1
L .atm .atm ∗293 K mol.K =10 L 1 atm
0.4165 mol∗0.082
=
