Gases Ejercicio

Ejemplo 1

En un recipiente rígido de volumen Vo, se introduce una mezcla de nitrógeno e hidrogeno, del cual se sabe que existe más nitrógeno que hidrogeno a la temperatura de 207 ºC y la presión Po, en presencia de un catalizador adecuado, todo el hidrogeno reacciona con el nitrógeno para formar amoniaco de acuerdo a:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Luego de la reacción se calienta el recipiente hasta 303 ºC, a volumen constante, de manera que se restituye la presión inicial Po. ¿Cuál era la composición inicial de la mezcla gaseosa de nitrógeno e hidrogeno?

Solución

Reacción

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Moles totales Iníciales:         nH + nN =   (1)[pic 6]

nH: [pic 7]

Moles totales finales:                 nN + (1/3)nH =  (2)[pic 8]

Despejado de (2) nH y reemplazando en (1) se obtiene

nH = [pic 9]

La fracción molar de H2 inicial resulta

XH2 [pic 10]

En consecuencia:

H2: 30% y N2: 70%

EJEMPLO 2

Se quiere acondicionar un recinto industrial utilizando aire, absorbido desde el exterior, a la temperatura de 35ºC, presión de 760 mmHg y una humedad relativa de 70%. Dicho aire se hace pasar por un sistema de refrigeración, hasta alcanzar una temperatura de 22ºC y una humedad relativa del 40%

1. ¿Qué cantidad de agua condensara en el refrigerador por m3 de aire húmedo introducido si la presión se mantiene constante?
2. ¿Qué volumen ocupa el aire seco contenido en el m3 de aire húmedo antes y después del acondicionamiento?

DATOS: P0v(22ºC)= 20 mmHg; P0v(35ºC)= 42 mmHg

Solución:

1. La cantidad de agua que condensa en el refrigerador es la diferencia entre los moles de agua que existen en el aire que ingresa al refrigerador y el que sale de este.

Base de calculo: V1= 1000 [l de aire exterior]

Presión de vapor del agua:                 [pic 14]

De donde:                 [pic 15]

Moles de agua en el aire de ingreso

nOH2O=[pic 16]

En el aire acondicionado

Pv= [pic 17]

Presión de aire seco inicial y en aire acondicionado

PTAireSeco= (760 – 29,4) mmHg= 730,6 mmHg

PFAireSeco= (760 – 8) mmHg= 752 mmHg

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