Guía de ejercicios resueltos de gases ideales.

Resolver los siguientes ejercicios:

Problema n° 1) Se a encontrado la densidad de un gas es 2,07 g/l a 30 °C y a 2 atmósferas de presión. ¿Cuál es su densidad a TPS?

δ = 2,07 g/l

P = 2 atm.

T = 30 °C = 303 K

R = 0,082 l·atm/K·mol

D₂ = (2,07 g/1 l)·(1 atm/2 atm)·(303 K/273 K) = 627,21 (g/l)/546 = 1,14 g/l

Problema n° 2) La densidad del cloro gaseoso es 3,17 mg/cm³ a TPS. ¿Cuál es su densidad a 100 °C y a 70 cm de Hg?

δ = 3,17 g/cm³

P = 70 cm de Hg = 0,92 atm.

T = 100 °C = 323 K

R = 0,082 l·atm/K·mol

D₂ = ¿?

D₂ = (3,17 mg/cm³)·(0,92 atm/1 atm)·(273 K/373 K)

D₂ = 796,1772 (mg/cm³)/373

D₂ = 2,13 mg/cm³

Problema n° 3) La presión de la atmósfera a 100 millas arriba de la tierra es de unos 2·10^-6 mm de Hg y la temperatura es cercana a -180 °C. ¿Cuántas moléculas habrá en 1 cm³ de un gas a esa altitud?

P = 2·10^-6 mm de Hg = 2·10^-6 mm de Hg·1 atm/760 mm de Hg = 2,63·10^-9 atm

V = 1 cm³ = 0,001 l = 10^-3 l

T = -180 °C = 93 K

P·V = N·R·T

N = P·V/R·T

N = 2,63·10^-9 atm·10^-3 l/[(0,082 l·atm/K·mol).93 K]

N = 2,63·10^-12 mol/7,626 = 3,448·10^-13 mol

X = (3,448·10^-13 mol)·(6,023·10²³ moléculas)/1 mol

X = 2,07·10¹¹ moléculas

Problema n° 4) ¿Cuál es la densidad del SO₂ gaseoso a TPS, a 40 °C y a 80 cm de Hg de presión?

P = 80 cm de Hg

T = 40 °C = 313 K

PM = 64 g/mol

R = 0,082 l·atm/K·mol

δ = P·PM/R·T

δ = (64 g/mol)·1,05 atm/[(0,082 l·atm/K·mol)·313 K] = 67,2 (g/l)/25,666

δ = 2,6 g/l

δ_s = (64 g/mol)·1 atm/[(0,082 l·atm/K·mol)·273 K] = 67,2 (g/l)/22,386

δ_s = 2,8 g/l

Problema n° 5) Se ha encontrado que un gas desconocido tiene una densidad 2,5 veces más grande que la del oxígeno (O₂) a la misma T y P. ¿Cuál es su peso molecular?

Respuesta: (2,5)·(32) g/mol = 80 mol

Problema n° 6) A una determinada T y P el CO₂ tiene una densidad que es 0,758 la de un gas X. ¿Cuál es el peso molecular de X? ¿Cuál es la densidad de X a TPS?

PM_X = 44 (g/mol)·0,758 = 33,352 g/mol

δ = P·PM/R·T

δ = (33,352 g/mol)·1 atm/[(0,082 l·atm/K·mol)·273 K] = 33,352 (g/l)/22,386

δ = 1,49 g/l

Problema n° 7) La composición del aire seco es aproximadamente 78 mol por ciento de N₂, 21 mol por ciento de O₂ y 1 mol por ciento de Ar. Cuando la presión barométrica es 750 mm de Hg calcúlese la presión parcial ejercida por estos 3 componentes en el aire seco.

Problema n° 8) Un matraz de 1500 cm³ contiene 400 mm de O₂ y 60 mm de H₂, a 100 °C.

¿Cuál es la presión total dentro del matraz?

Si se permite que la mezcla reaccione para formar H₂O (gaseosa) a la misma temperatura ¿Qué materiales sobraran y cuáles serán sus presiones parciales?

Problema n° 9) ¿Cuál tendrá el valor de C_v más grande, H_e ó HCl? Explíquese.

Respuesta: R = HCl tiene 2° rotacionales de libertad extra

Bibliografía: Cálculos Químicos de Benson.