Guía de ejercicios resueltos de gases ideales.

Resolver los siguientes ejercicios:

Problema n° 1) ¿Hasta qué temperatura deben enfriarse 280 cm³ de CO₂ para que su volumen disminuya hasta 130 cm³? la T_i = - 20 °C y el gas se mantiene a presión constante.

V₁ = 280 cm³

V₂ = 130 cm³

T₁ = - 20 °C = 253 K

T₂ = ?

T₂ = T₁·V₂/V₁

T₂ = 100 cm³·253 K/280 cm³ = 117,46 K = -155,5 °C

Problema n° 2) ¿Cuál es volumen de 600 cm³ TPS de N₂ a 45 °C y a 2 atm. de presión?

V₁ = 600 cm³

V₂ = ?

P₁ = 1 atm

P₂ = 2 atm

T₁ = 273 K

T₂ = 45 °C = 318 K

V₂ = P₁·V₁·T₂/T₁·P₂

V₂ = 1 atm·600 cm³·318 K/(273 K·2 atm) = 190800/546 = 349 cm³

Problema n° 3) Se recolectaron por desplazamiento de mercurio 720 cm³ de gas Nitrógeno a -10 °C y 25 cm de Hg de presión. ¿Cuál es volumen a TPS?

V₁ = 720 cm³

V₂ = ?

P₁ = 25 cm de Hg

P₂ = 1 atm = 76 cm de Hg

T₁ = -10 °C = 263 K

T₂ = 273 K

V₂ = 25 cm de Hg·720 cm³·273 K/(263 K·76 cm de Hg) = 4914000/19988 = 245,84 cm³

Problema n° 4) ¿Cuál es la información que falta en los siguientes problemas para poder resolverlos?

a) Un volumen de gas es comprimido desde 10 atmósferas hasta 1 atmósfera a temperatura constante. ¿Cuál es el volumen final?

Respuesta: R = Volumen inicial

b) ¿Qué volumen ocuparan 15 cm³ de gas cuando se enfríen a -30 °C y presión constante?

Respuesta: R = Temperatura inicial

c) 80 cm³ de gas a -38 se calientan a 40 °C y a 80 mm de Hg de presión. ¿Cuál fue la presión inicial?

Respuesta: R = Volumen final

Problema n° 5) Usando factores de conversión conviértase el valor de R desde 82 cm³·atm/K·mol hasta unidades de:

a) cm³·mm de Hg/mol·K

b) 1 lb/pulg²/mol·K

c) ergios/mol·K

Problema n° 6) Se a encontrado que 820 cm³ de un gas desconocido a 35 °C y a 80 cm de Hg pesan 2,46 g. ¿Cuál es su peso molecular?

V = 820 cm³ = 0,82 l

T = 35 °C = 308 K

P = 80 cm de Hg = 1,05 atm

m = 2,46 g

R = 0,082 l·atm/K·mol

P_m = 2,46 g·(0,82 l·atm/K·mol)·308 K/(0,82 l·1,05 atm)

P_m = 62,12976/0,861

P_m = 72,16 g/mol

Problema n° 7) ¿Qué volumen ocupar 1,5 g de NO gaseoso a 75 °C y a 300 mm de Hg de presión?

M = 1,5 g de NO

T = 75 °C = 348 K

P = 300 mm de Hg = 0,39 atmósferas

R = 0,082 l·atm/K·mol

PM = 30 g/mol

V = M·R·T/P·PM

V = 1,5 g·0,082 (l·atm/K·mol)·348 K/(0,39 atm·30 g/mol)

V = 42,804/11,7 = 3,65 l

Problema n° 8) Por desplazamiento de agua se han recogido 1,47 l de un gas a 30 °C y la presión barométrica de 744 mm de Hg. Si el gas tiene un peso de 1,98 g y la presión del vapor del agua a 30 °C es 32 mm de Hg, ¿Cuál es peso molecular del gas?

V = 1,47 l

T = 30 °C = 303 K

M = 1,98 g

P = 0,93 atmósferas

R = 0,082 l·atm/K·mol

PM = 1,98 g·(0,82 l·atm/K·mol)·303 K/(1,47 l·0,93 atm)

PM = 49,18/1,33 = 35,9 g/mol

Problema n° 9) Por desplazamiento de acetona se recogen 250 cm³ de un gas a -10 °C y a 85 cm de Hg de presión. Si el gas pesa 1,34 g y la presión del vapor de la acetona - 10 °C es 39 mm de Hg. ¿Cuál es el peso molecular del gas?

V = 250 cm³

T = -10 °C = 263 K

M = 1,34 g

P = 1,06 atmósferas

R = 0,082 l·atm/K·mol

PM = M·R·T/P·V

PM = 1,34 g·(0,82 l·atm/K·mol)·268 K/(0,25 l·1,06 atm)

PM = 28,89/0,265 = 100,01 g/mol

Bibliografía: Cálculos Químicos de Benson.