Problemas resueltos-de-gases
- 1. EJERCICIOS RESUELTOS<br />GASES<br />1.- Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1,2 atm.si la temperatura no cambia?<br />Como la temperatura y la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Boyle: P1.V1 = P2.V2<br /> Tenemos que decidir qué unidad de presión vamos a utilizar. Por ejemplo atmósferas. <br />Como 1 atm = 760 mm Hg, sustituyendo en la ecuación de Boyle:<br /> Se puede resolver igualmente con mm de Hg.<br />2.- El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la presión permanece constante.<br />Como la presión y la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Charles y Gay-Lussac:<br />El volumen lo podemos expresar en cm3 y, el que calculemos, vendrá expresado igualmente en cm3, pero la temperatura tiene que expresarse en Kelvin.<br />3.- Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.<br />Como el volumen y la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Gay-Lussac:<br />La presión la podemos expresar en mm Hg y, la que calculemos, vendrá expresada igualmente en mm Hg, pero la temperatura tiene que expresarse en Kelvin.<br />4.- Disponemos de un recipiente de volumen variable. Inicialmente presenta un volumen de 500 cm3 y contiene 34 g de amoníaco. Si manteniendo constante la P y la T, se introducen 68 g de amoníaco, ¿qué volumen presentará finalmente el recipiente?<br />Ar (N)=14. Ar (H)=1.<br />Manteniendo constante la P y la T, el volumen es directamente proporcional al número de moles del gas. El mol de amoníaco, NH3, son 17 g luego:<br /> Inicialmente hay en el recipiente 34 g de gas que serán 2 moles y al final hay 192 g de amoníaco que serán 6 moles.<br />5.- Un gas ocupa un volumen de 2 l en condiciones normales. ¿Qué volumen ocupará esa misma masa de gas a 2 atm y 50ºC?<br />Como partimos de un estado inicial de presión, volumen y temperatura, para llegar a un estado final en el que queremos conocer el volumen, podemos utilizar la ley combinada de los gases ideales, pues la masa permanece constante:<br />la temperatura obligatoriamente debe ponerse en K<br />Como se observa al aumentar la presión el volumen ha disminuido, pero no de forma proporcional, como predijo Boyle; esto se debe a la variación de la temperatura.<br />6.- Un recipiente cerrado de 2 l. contiene oxígeno a 200ºC y 2 atm. Calcula:<br />a) Los gramos de oxígeno contenidos en el recipiente.<br />b) Las moléculas de oxígeno presentes en el recipiente.<br />Ar(O)=16.<br />a) Aplicando la ecuación general de los gases PV=nRT podemos calcular los moles de oxígeno:<br /> <br />.<br />b) Utilizando el NA calculamos el número de moléculas de oxígeno:<br />7.- Tenemos 4,88 g de un gas cuya naturaleza es SO2 o SO3. Para resolver la duda, los introducimos en un recipiente de 1 l y observamos que la presión que ejercen a 27ºC es de 1,5 atm. ¿De qué gas se trata?<br />Ar(S)=32.Ar(O)=16.<br />Aplicando la ecuación general de los gases PV=nRT podemos calcular los moles correspondientes a esos 4,88 gramos de gas:<br />La masa molar del gas será: <br />Como la M(SO2)=64 g/mol y la M(SO3)=80g/mol. El gas es el SO3<br />8.-Un mol de gas ocupa 25 l y su densidad es 1,25 g/l, a una temperatura y presión determinadas. Calcula la densidad del gas en condiciones normales.<br />Conociendo el volumen que ocupa 1 mol del gas y su densidad, calculamos la masa del mol:<br /> .<br />Como hemos calculado la masa que tienen un mol y sabemos que un mol de cualquier gas ocupa 22,4 litros en c.n., podemos calcular su densidad:<br />9.- Un recipiente contienen 100 l de O2 a 20ºC. Calcula: a) la presión del O2, sabiendo que su masa es de 3,43 kg. b) El volumen que ocupara esa cantidad de gas en c.n.<br />a) Aplicamos la ecuación general de los gases PV=nRT pero previamente calculamos los moles de gas:<br />b) Para calcular el volumen que ocupan los 107,19 moles en c.n. podemos volver a aplicar la ecuación PV=nRT con las c.n. o la siguiente proporción:<br />10.- Calcula la fórmula molecular de un compuesto sabiendo que 1 l de su gas, medido a 25ºC y 750 mm Hg de presión tiene una masa de 3,88 g y que su análisis químico ha mostrado la siguiente composición centesimal: C, 24,74 %; H, 2,06 % y Cl, 73,20 %.<br />Ar(O)=16. Ar(H)=1. Ar(Cl)=35,5<br />Primero calculamos la fórmula empírica:<br />Como las tres relaciones son idénticas, la fórmula empírica será: CHCl.<br />Para averiguar la fórmula molecular, necesitamos conocer la masa molar del compuesto. La vamos a encontrar a partir de la ecuación general de los gases: PV=nRT.<br />Estos moles son los que corresponden a los 3,88 g de compuesto, luego planteamos la siguiente proporción para encontrar la masa molar:<br />Como la fórmula empírica es CHCl su masa molar “empírica” es 48,5 g/mol.<br />Al dividir la masa molar del compuesto (97 g/mol) entre la masa molar “empírica” <br /> deducimos que la fórmula del compuesto es C2H2Cl2.<br />11.- En un recipiente de 5 l se introducen 8 g de He, 84 g de N2 y 90 g de vapor de agua.<br />Si la temperatura del recipiente es de 27ºC. Calcular: a) La presión que soportan las paredes del recipiente. b) La fracción molar y presión parcial de cada gas.<br />Ar (He) = 4; Ar (O) = 16; Ar (N) = 14; Ar (H) = 1.<br />a) Para calcular la presión que ejerce la mezcla de los gases, calculamos primeramente el nº total de moles que hay en el recipiente:<br />nº total de moles = 2 + 3 +5 =10; <br />Luego aplicamos la ecuación general de los gases: <br />b) <br />Como se puede comprobar, la suma de las presiones parciales: <br />Para calcular las presiones parciales, podemos aplicar la ecuación general para cada gas<br />PHe.V= nHeR.T; <br />O bien multiplicando cada fracción molar por la presión total:<br />La suma de las presiones parciales es la presión total:<br />9,84 atm +14,76 atm + 24,6 atm = 49,2 atm.<br />12.- El aire contiene aproximadamente un 21 % de oxígeno, un 78 % de nitrógeno y un 0,9 % de argón, estando estos porcentajes expresados en masa. ¿Cuántas moléculas de oxígeno habrá en 2 litros de aire? ¿Cuál es la presión ejercida si se mete el aire anterior en un recipiente de 0,5 l de capacidad a la temperatura de 25 ºC?<br />La densidad del aire = 1,293 g/l. <br />Ar (O) = 16. Ar (N) =14. Ar (Ar) = 40.<br />a) Primeramente averiguamos la masa de 2 l de aire:<br />Calculamos la masa que hay de cada componente en los 2 l de aire:<br />Utilizamos el NA para calcular las moléculas que hay de oxígeno:<br />b)Calculamos los moles de cada componente y los sumamos:<br />;;<br />; <br />Aplicando la ecuación general de los gases:<br />