Solucionario Quimica Chang ejercicios 5.20 - 5.70

QUIMICA

1. Una muestra de amoniaco gaseoso ejerce una presión de 5.3 atm a 468C. ¿Cuál es la presión cuando el volumen del gas se reduce a una décima parte (0.10) de su valor inicial a la misma temperatura?

Para este ejercicio debemos aplicar la Ley de Boyle, debido a que la temperatura se mantiene constante.

𝑃₁ · 𝑉₁  =  𝑃₂ · 𝑉₂

Entonces, el volumen final es una décima parte del volumen inicial:

(5.3 𝑎𝑡𝑚) · 𝑉₁ = 𝑃₂ · (0.10 · 𝑉₁)

𝑃₂ = (5.3 𝑎𝑡𝑚)/(0.10)

𝑃₂ = 53 𝑎𝑡𝑚

Entonces la presión final es de 53 atm.

1. El volumen de un gas es de 5.80 L, medido a 1.00 atm ¿Cuál es la presión del gas en mmHg si el volumen cambia a 9?65 L? (La temperatura permanece constante.)

Ecuación:

P1V1=P2V2

Datos:

P1= 1atm

P2=? V1= 5.8L

V2= 9.65L

□        Se necesita cambiar las atmosferas (atm) a milímetros de mercurio (mmHg) 1atm=760mmHg

𝑃1𝑉1 = 𝑃2𝑉2

despejamos P2

(𝑃1𝑉1)/𝑉2 = 𝑃2

𝑉2 = (760𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑥 5.8𝐿)/9.65𝐿 = 456.7875𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑉2 = 456.7875𝑚𝑚𝐻𝑔

1. Una muestra de aire ocupa un volumen de 3.8 L cuando la presión es de 1.2 atm. a) ¿Qué volumen ocuparía a 6?6 atm? b) ¿Cuál es la presión requerida para comprimirlo a 0.075 L? (La temperatura se mantiene constante.)

Ecuación

a) 𝑃1𝑉1/𝑃2 = 𝑉2

𝑃1𝑉1 = 𝑃2𝑉2

(1.2) (3.8)/6.6 = 0.6909090909𝐿

La presión es mayor el aire, por lo tanto ocupará menos espacio.

𝑏) 𝑃2 = 𝑃1𝑉1/𝑉2

𝑃2 = (1.2) (3.8)/0.075 = 60.8 𝑎𝑡𝑚

1. Un volumen de 36.4 L de metano gaseoso se calienta de 258C a 888C a presión constante.

¿Cuál es el volumen final del gas?

Datos

T1: 25° + 273° = 298 K

V1: 36,4 L

T2: 88° + 273° = 361 K

Ecuación para comparar dos estados de un gas: 𝑃. 𝑉/𝑇 = 𝑃´. 𝑉´/𝑇´

Si la presión es constante 𝑉/𝑇 = 𝑉´/𝑇¨

V´ = 36,4 * 361/ 298 = V2= 44,1 L

1. En condiciones de presión constante, una muestra de hidrógeno gaseoso con un volumen inicial de 9.6 L a 888C se enfría hasta que su volumen final es de 3.4 L ¿Cuál es su temperatura final?

Datos

V1 = 9.6 L

T1 = 88 ºC + 273 = 361 K V2 = 3.5 L

T2 = ?

Presión = Constante V1 / T1 = V2/T2 T2 = V2 x T1 / V1

T2 = 3.4 L x 361 K / 9.6 L T2 = 127.85 K

1. El amoniaco se quema en oxígeno gaseoso formando óxido nítrico (NO) y vapor de agua.

¿Cuántos volúmenes de NO se obtienen de un volumen de amoniaco a la misma temperatura y presión?

Tanto NH3 como NO, quedan con un coeficiente estequiométrico de 4, esto se da al momento de balancear la ecuación, es decir, por cada volumen de amoniaco se obtiene uno de óxido nítrico.

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

C2H5OH(l) 1 O2(g) ¡CO2(g) 1 H2O(l)

Haga el balanceo de la ecuación y determine el volumen de aire en litros a 35.08C y 790 mmHg que se requieren para quemar 227 g de etanol. Suponga que el aire contiene 21.0% de O2 en volumen.

𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 3 𝑂2 ⇒ 2 𝐶𝑂2 + 3 𝐻2𝑂

Número de moles de etanol = 227 g / 46 g/mol = 4,93 mol

El número de moles de O2 que reaccionan con 227 gr de C2H5OH

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻5𝑂𝐻        3𝑚𝑜𝑙 𝑂2

𝑉n7 = 227𝑔𝑟 𝐶2𝐻5𝑂𝐻 746,07𝑔𝑟 𝐶2𝐻5𝑂𝐻7 71 𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻5𝑂𝐻7[pic 1][pic 2]

𝑉n7  = 14.8 𝑚𝑜𝑙 𝑂2

Como el O2 es un gas, se cumple P · V = n · R · T

(790 / 760) mmHg · V (L) = 14,8 mol · 0,082 (atm·L) / (mol·K) · 308 K

V = 359,6 L

1. a) ¿Qué volúmenes (en litros) de amoniaco y oxígeno deben reaccionar para formar 12.8 L de óxido nítrico de acuerdo con la ecuación, a la misma temperatura y a la misma presión?

4NH3(g) 1 5O2(g) 4NO(g) 1 6H2O(g)

Los volúmenes de amoniaco y oxígeno que deben reaccionar son:

6.4 L N₂

19.2 L H₂

Reacción química:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Explicación:

El problema se resuelve mediante estequiometría de gases:

12.8 L NH₃ *(1 mol NH₃/ 22.4 L NH₃)(1 mol N₂/ 2 moles NH₃)(22.4 L N₂/ 1 mol N₂)=6.4 L N₂

12.8 L NH₃ *(1 mol NH₃/ 22.4 L NH₃)(3 mol H₂/ 2 moles NH₃)(22.4 L H₂/ 1 mol H₂)=19.2 L H₂

b) ¿Qué volúmenes (en litros) de propano y vapor de agua deben reaccionar para formar 8.96 L de hidrógeno de acuerdo con la ecuación, a la misma temperatura y a la misma presión?

C3H8(g) 1 3H2O(g) ¡3CO(g) 1 7H2(g)

Los volúmenes de propano y vapor de agua que deben reaccionar son:

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