Casos de estudio-Densidad de gases

Casos de estudio: DENSIDAD DE GASES

1. Cuál es la densidad en g/L del hexafluoruro de Uraneo (UF6) a 779 mm Hg y 62 ⁰C?

Datos: Solución:

P = 779 mmHg = 1.025 atm - Se usa la ecuación de estado:

760 mmHg P*V = n*R*T

Dónde: n = m ; d = m

T = 62o C + 273o =335o K PM V

P*V = (d * V) * R*T

PM

Despejamos “d” (densidad):

d = P * PM

R * T

d = (1.025 atm * 352gr/mol)

(0.0821atm*L/molK * 335o K)

d = 13.1183 g

L

* Explicación: Con los datos de la tabla periódica uno puede saber la masa molar de un compuesto químico, con los datos del problema; se deben usar la fórmula de ecuación de estado PV=nRT, donde se reemplazan los datos ya convertidos en el sistema internacional, con la ayuda de fórmulas adicionales ( n=m/PM y d=m/v) se pudo hallar d = 13.1183 g/L.

2. Un recipiente de 2.10 L contiene 4.65 g de un gas a 1.00 atm y 27 ⁰C.

1. ¿Calculé la densidad del gas en gramos por litro?

Datos: Solución:

V = 2.10 L - Se usa la ecuación de estado:

m = 4.65 g P*V = n*R*T

P = 1 atm Donde: n = m, d = m

T = 27º C + 273º =300o K PM V

P*V = (d * V) * R*T

P M

Despejamos “d” (densidad):

d = P * PM

R * T

d = (1 atm * 0.397gr/mol)

(300º K)(0.0821 atm*L/molK)

d = 0.0161 gr/cm3

Se transforma a g/L:

0.0161 g * 1 cm3 = 16.1 g

cm3 0.001 L L

* Explicación: Se usa la ecuación de estado de un gas ideal, donde se adicionaran fórmulas adicionales (n = m/PM y d = m/V) ; al terminar de remplazar las fórmulas adicionales se despejara “d” (densidad) que es lo que se quiere hallar; al finalizar se dará paso a reemplazar los datos del problema donde dará como resultado en este caso d = 0.0161 gr/cm3 y al ser en cm3 se transformara en L (aplicando 1 cm3/ 0.001 L) obteniendo d = 16.1 g/L.

2. ¿Cuál es la masa molar del gas?

Datos: Solución:

V = 2.10 L -1º Se usa la ecuación de estado:

P= 1 atm P*V = n*R*T

T = 27º C + 273º =300o K Donde despejaremos “n”:

n = P*V

R*T

Reemplazamos:

n = (1 atm)*(2.1 L)

(0.082 atm*L/mol K)*(300 K)

n = 0.0853 mol

-2o Se usa la siguiente fórmula:

n = m

PM

Donde despejamos “PM”:

PM = n * m

PM = 0.0853 mol * 4.65 gr

PM = 0.397 mol/gr

* Explicación: Para hallar la masa molar o peso molar se debe usar n = m/PM; sin embargo, al no contar con “n” (no de moles) de sebe hacer uso de la ecuación de estado P*V =n*R*T, y al darnos “n”; podemos reemplazar en n = m/PM obteniendo en este caso PM= 0.397 mol/gr.

3. A 741 Torr y 44 ⁰C, 7.10 g de un gas ocupan un volumen de 5.40 L. ¿Cuál es la masa molar del gas?

Datos: Solución:

P = 741 Torr * 1 atm = 0.975 atm -1º Se usa la ecuación de estado:

760 Torr P*V = n*R*T

T= 44º C + 273º = 317º K Reemplazamos; n = m; d = m

V= 5.40 L PM V

m = 7.10 gr P*V = d*V*R*T

PM

d = m = 7.10 gr = 1.3148 gr PM = d*R*T

V 5.40 L L P

Reemplazamos los datos:

PM = (1.3148 gr/L)(0.0821 atm*L/molK)(317o K)

0.975 atm

PM = 35 gr/mol

* Explicación: Para hallar la masa o peso molar se utiliza la ecuación de estado de un gas ideal (P*V =n*R*T), donde se reemplazó “n” con dos fórmulas adicionales (n=m/PM y d = m/V) y al poder despejar PM se pudo reemplazar los datos dados en el problema para hallar lo que nos pedía habiendo obteniendo PM=35 gr/mol

4. Cierto anestésico contiene 64.9 % de C, 13.5 % de H y 21.6% de O en masa. A 120 ⁰C y 750 mm Hg, 1.00 L del compuesto gaseoso pesa 2.30 g. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto?

Datos: Solución:

P = 750 mmHg x 1 atm = 0.987 atm - n (C) = 64.9 gr x 1 mol C = 5.4 mol (C)

760 mmHg - n (H) = 13.5 gr x 1 mol H = 13.37 mol (H)

T = 120º C + 273º = 393º K - n (O) = 21.6 gr x 1 mol O = 1.35 mol C

R = 0.0821 atm*L/molK Entonces la fórmula empírica al dividir

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