Estudio del estado gaseoso (gases ideales y reales

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR[pic 1][pic 2]

INSTITUTO UNIVERSITARIO “RAFAEL ALBERTO ESCOBAR LARA”

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

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CÁTEDRA: FISICOQUÍMICA I

UNIDAD I. Estudio del estado gaseoso (gases ideales y reales).

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PARTE I: Gases Ideales

1. Si 3,0 g de gas a 25°C ocupan 3,60 l a la presión de 1,00 atm, ¿cuál será su volumen a la presión de 2,50 atm? Suponer que su comportamiento es ideal.  (R=1,44 l )

1. Dos gramos de un gas ocupan 1,56 l a 25°C y 1,00 atm de presión. ¿Cuál será el volumen si el gas se calienta a 35°C, siendo constante la presión? Suponer que el gas es ideal. (R=1,61 l )

1. Un gas ideal ocupa un volumen de 11.200,0 ml a 655.88 mmHg. Si se mantiene constante la temperatura, ¿cuál deberá ser la presión para que el volumen sea de 15,0 l?  (R=0,644 atm )

1. Hemos recogido un gas a la presión de 1,55.10-6 mmHg que ocupa 250,0 cc. Suponiendo que se comporta idealmente, ¿qué volumen ocuparía este gas si se comprime hasta una atmosfera a la misma temperatura? (R= 5,1.10-7 cc )

1. En un recipiente completamente vacío de 648 cc se introducen 268 cc de un gas ideal a 18°C y 748 Torr de presión. ¿A qué temperatura centígrada deberá calentarse el conjunto a fin de que el gas llene todo el recipiente a 748 Torr? (R= 43,1 °C )

1. En el espacio exterior la presión es de 5.10-14 Torr. Suponiendo que la temperatura es constante, y el comportamiento ideal, ¿qué volumen o espacio exterior se puede comprimir en 1 cc a 1 atm? (R= 2.1016 cc )

1. Se espira una bocanada de aire (350 cc) en una habitación de tamaño medio (75 metros cúbicos) en la que se ha hecho el vacío. Suponiendo que la temperatura es constante y el comportamiento ideal, ¿cuál será la presión final en la habitación si empezamos con 750 Torr en los pulmones? (R= 3,5.10-3 mmHg )

1. Supóngase que tenemos un matraz con un cuello capilar en el que se desliza una gota de mercurio, a fin de encerrar en el matraz un gas a la presión atmosférica. Introducimos el matraz en un baño de hielo (0°C) y marcamos de forma arbitraria la posición de la gota de mercurio como 273 “unidades de volumen”. Ahora situamos el matraz en un baño de agua a 18 °C. La gota de mercurio sube. ¿Qué volumen debemos indicar en esta nueva posición? (R= 291unidades de volumen )

1.  Un globo flexible contiene cierta cantidad de gas caliente a la presión atmosférica. El volumen inicial es de 2,64.106 l. Cuando el globo cae en el océano (15 °C), el volumen pasa a 2,04.106 l. ¿Cuál era la temperatura inicial del gas, si el comportamiento fuera ideal? (R= 373 K )

1. Se llenan dos matraces A y B con oxígeno y nitrógeno gaseosos, respectivamente, a 25 ºC y se conectan por medio de una llave.

Calcular, luego de abrir la llave: a) La presión total, b) La presión parcial de cada gas y c) La fracción molar del O2 en la mezcla gaseosa.

1. Nos dan tres recipientes A, B y C, los tres a la misma temperatura, de volumen 1,20, 2,63 y 3,05 litros respectivamente. El recipiente A contiene 0,695 g de nitrógeno gas a la presión de 742 Torr; el recipiente B contiene 1,10 g de argón gas a la presión de 383 Torr; el recipiente C está completamente vacío al empezar la experiencia. ¿Cuál será la presión en el recipiente C si el contenido de A y B pasa completamente a C? Suponer que el comportamiento es ideal.  (R= 622 Torr )

1. Se recoge nitrógeno gas sobre agua a 18°C. Si la presión barométrica es de 742 Torr, ¿Cuál será la presión real del nitrógeno? (R= 727 mmHg )

1. Queremos recoger oxígeno cuya presión sea de 732 Torr, por desplazamiento de agua en un día donde la presión barométrica en el laboratorio es de 742 Torr. ¿Cuál debe ser la temperatura del agua? (R= 11,2°C)

1. Una cierta cantidad de gas está contenido en un recipiente de vidrio a 25 ºC y a una presión de 608 mmHg. Suponga que el recipiente soporta una presión máxima de 2 atm. ¿Cuánto se puede elevar la temperatura del gas sin que se rompa el recipiente de vidrio?

1.  El etanol (C2H5OH) se quema en el aire:

C2H5OH(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)

  Haga el balance de la ecuación química y determine el volumen de aire en litros a 35,0 ºC y 790 mmHg que se requieren para quemar 227g de etanol. Suponga que el aire contiene 21,0% de O2(g) en volumen.

1. Un globo lleno de gas que tiene un volumen de 2,50 L a 1,2 atm y 25 ºC se eleva en la estratósfera (unos 30 Km sobre la superficie de la tierra), donde la temperatura y la presión son -23 ºC y 3,00.10-3 atm, respectivamente. Calcule el volumen final del globo.

1. Nos encargan el suministro de oxígeno gaseoso para un astronauta, durante 24 horas y a partir de una fuente de oxígeno sólido. El astronauta necesitará una bocanada de O2 (350 cm3 a 150 Torr y 37°C) cada 6 segundos. Decidimos obtener el O2 a partir del superóxido de litio, LiO2, por medio de la reacción:

4LiO2(s) + 2CO2(g) → 2Li2CO3(s) + 3O2(g)

¿Cuántos gramos de LiO2 necesitamos para esta función? (R=2030 g)

1. Realice un cuadro comparativo entre gases ideales y gases reales, de acuerdo con los siguientes criterios: a) Fuerzas intermoleculares, b) Volumen, c) Presión, d) Condiciones de estabilidad (Temperatura), e) Factor de compresibilidad y f) Ecuación.

1. Explique los siguientes fenómenos en términos de las Leyes de los gases: a) el aumento de presión de la llanta de un automóvil en un día caluroso, b) La expansión de un globo al elevarse en el aire, c) ¿Qué ocurre con las burbujas de aire que expele un buceador sumergido a medida que suben hacia la superficie? ¿Por qué?, y d) ¿Qué consecuencias tendría para un buceador llenar sus pulmones de aire a 20 m de profundidad (obtenido de un equipo de aire comprimido) y luego ascender a la superficie conteniendo el aire? [Ver Ilustración 1]

[pic 3]

1. Deduzca a partir de las expresiones matemáticas de la Ley de Boyle, Gay-Lussac-Charles y Avogadro, la ecuación de los gases ideales.

1. La máquina de un automóvil de carreras produce monóxido de carbono, un gas tóxico, a una velocidad de unos 188 g de CO por hora. Un auto se deja encendido en un estacionamiento mal ventilado que tiene 6,0 m de largo, 4 m de ancho y 2,2 m de altura a 20 ºC. a) Calcule la velocidad de producción de CO en moles por minuto. b) ¿Cuánto tiempo tomaría acumular una concentración letal de CO de 1000 ppmv (partes por millón en volumen)?  

1. A 250°C y 1 atm el PCl5 gaseoso se disocia un 80% de acuerdo con la reacción:

PCl5(g) → PCl3(g) + Cl2(g).

Determine: (a) ¿Cuál es la densidad del gas? (b) ¿Cuál es la masa molecular promedio del gas?

1. El hielo seco es dióxido de carbono sólido. Una muestra de 11,6 g de hielo seco con 95% de pureza se coloca en un recipiente de vidrio vacio que tiene un volumen de 4,6 L a 30 ºC. Determine: a) la presión interior del recipiente después de que todo el hielo seco sublime; b) Suponga que el recipiente soporta una presión máxima de 2 atm. ¿Cuánto se puede elevar la temperatura del gas sin que se rompa el recipiente de vidrio?

1. El óxido nítrico NO reacciona con el oxígeno molecular como sigue:

2NO(g)  + O2(g)  →  2NO2(g)

En un principio, el NO y el O2 están separados como se muestra a continuación. Cuando se abre la válvula, la reacción ocurre rápida y completamente. Determine qué gases permanecen al final y calcule sus presiones parciales. Suponga que la temperatura permanece constante a 25ºC.

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