QUÍMICA GENERAL GASES 1. ¿Cuáles ¿Cuáles son algunas algunas de las unidades unidades usadas usadas para medir la presión? presión? ¿Cómo ¿Cómo se relacionan relacionan unas con otras? otras? ¿Cuál es el valor de la presión media de la atmósfera en estas unidades diferentes? ¿Por qué tenemos más de una unidad para la presión? 2. ¿Qué diferen diferencia cia hay entre entre un gas gas y un vapor, vapor, un gas ideal y uno real? real? 3. ¿Qué quiere quiere decir escala de temperatu temperaturas ras absolutas. absolutas. ¿Cuál ¿Cuál es la relación entre entre las escalas de temperatu temperatura ra Celsius y Kelvin?, ¿Qué significa cero absoluto?
4. ¿Sobre qué tipo de observaciones (medidas) se basa la ley de Boyle? Define la ley. b) Usa la definición de la ley de Boyle para derivar una expresión e xpresión matemática sencilla de la ley de Boyle. 5. ¿La presión presión atmosféri atmosférica ca en una mina mina que está a 500 m bajo bajo el nivel nivel del mar será mayor mayor o menor menor que una atmósfera, atmósfera, explique? 6. Explique Explique por qué qué se expande expande un globo de de helio cuando cuando se eleva eleva en el aire. Suponga Suponga que la temperat temperatura ura permanece permanece constante.
7. Una mujer que tiene una masa de 130lb y calza zapatos de tacón alto, pone por un momento toda su masa sobre el tacón de uno de sus zapatos. Si el área el tacón es 0,50pulg 2, calcula la presión ejercida sobre la superficie en la cual está parada, en kPa. 8. Un gas ocupa ocupa un volumen volumen de 500 cc a la presión presión de 700 mmHg. mmHg. ¿Qué volumen volumen ocupará ocupará si la presión presión aumenta aumenta hasta hasta los 800 mmHg, permaneciendo constante la temperatura?
9. La aguja de un fonógrafo que descansa sobre un disco, tiene una masa de 2,50 gramos. El área de la aguja que hace contacto con el disco es 2,70x10 -4 mm2. ¿Cuál es la presión en Pa y kPa que ejerce la aguja sobre el disco? 10. El volumen de un gas a 750 mm y a 25ºC, 25ºC, es de 800 litros. ¿Qué volumen en litros litros ocupará a 1000 mm y a 0ºC? 11. Un gas que ocupa ocupa 20 cc a 600 mm y a 0ºC, ¿Qué volumen volumen ocupará a 1000 mm y a 0ºC? 12. ¿Qué presión se necesita para confinar un gas ideal hasta hasta 105 litros después de que se ha expandido expandido desde 35 litros y 1,50 atmósferas a temperatura constante? 13. El análisis de un líquido líquido volátil muestra muestra que contiene 37,23% de carbono, 7,81% de hidrógeno hidrógeno y 54,96% de cloro en masa. A 150ºC y 1,00 atm, 500 ml del vapor tienen tienen una masa de 0,922 g. a) ¿Cuál es la masa molar del compuesto?, compuesto?, b) ¿Cuál es su fórmula molecular?
14. Una masa de hidrógeno ocupa un volumen de 1200 litros a la presión de 76cmHg, ¿Qué presión en atmósfera deberemos alcanzar si el volumen se reduce a 2,00 litros?
15. Un estudio sobre escaladores que subieron a la cima del monte Everest sin oxígeno suplementario reveló que las presiones parciales de oxígeno y de dióxido de carbono en su pulmones era de 35 torr y 7,5 torr, respectivamente, la presión barométrica en la cima era de 253 torr. Suponga que los gases pulmonares están saturados de humedad a la temper temperatu atura ra corpor corporal al de 37ºC. 37ºC. Calcul Calculee la presió presión n parcia parciall del gas inerte inerte (nitró (nitrógen geno) o) en los pulmo pulmones nes de los escaladores.
16. Una muestra de 50 litros de gas recogida en las capas altas de la atmósfera a una presión de 18,3 torr se comprime en un recipiente de 150 ml a la misma temperatura a) ¿Cuál es la nueva presión, en atmósfera?, b) ¿A qué volumen tendría que haber sido comprimida la m uestra original para ejercer una presión de 10 atmósfera? 17. El volumen de un gas a 12ºC es de 600 cc. ¿Qué volumen ocupará a 0ºC permaneciendo constante la presión? 18. Una muestra de un líquido con punto de ebullición de 56,5ºC se vaporizó en un aparato Dumas a medida que el matraz de 295 ml se introducía en agua hirviendo. La presión barométrica era de 733 torr. El punto de ebullición del agua a esta presión es de 99ºC. lleno sólo de aire el matraz tenía una masa de 124,773 gramos, lleno con el vapor, tenía una masa de 125,437 gramos. Determine la masa molar del líquido.
19. Un gas ocupa un volumen de 31 L a 17,0ºC. Si la temperatura del gas sube a 34ºC a presión constante, a) ¿esperarías que se duplique el volumen a 62 L, explica tu respuesta? 20. Una bombona que contiene 29 litros de gas helio a una presión de 165 atm se usa para llenar globos de juguete a una presión de 1,1 atm. Cada globo inflado tiene un volumen de 2 litros. ¿Cuál es el número máximo de globos que se puede inflar? (Recuerda que 29 L de helio a 1,1 atm quedarán en la bombona vacía)
21. El volumen de un gas a 20ºC y 750 mm es de 20,0 dm 3. ¿Qué volumen en ml ocupará a 20ºC y a 750 mm? 22. Calcula el volumen de un gas ideal a las temperaturas del hielo seco (-78,5ºC), N 2 líquido (-195,8ºC) y He líquido (-268,9ºC) si ocupa 5,00 L a 25ºC. Supón presión constante. Representa tus resultados y extrapola a volumen cero. ¿A qué temperatura se alcanzaría el volumen cero?
23. Una muestra de gas krypton ocupa 75 ml a 0,400 atmósferas. Si la temperatura permanece constante, ¿Qué volumen ocuparía el krypton a: a) 4 atm, b) 0,0040 atm, c) 765 torr, d) 4,00 torr y e) 3,5x10 -2 torr.
24. Una masa de gas helio ocupa un volumen de 100 litros a 20ºC. Si el volumen ocupado por el gas se hace el triple, ¿Cómo debe variar la temperatura para que la presión permanezca constante?
25. El argón es un gas inerte que se utiliza en los focos para retrasar la vaporización del filamento. Un cierto foco que contiene argón a 1,20 atm y 18ºC se calienta a 85ºC a volumen constante. Calcule su presión final en atm, Pa, torr, cm y kPa. 26. Una barcaza que contiene 580 toneladas de cloro líquido estuvo implicada en un accidente. ¿Qué volumen ocuparía esta cantidad de cloro si todo él se convirtiese en gas a 750 torr y 18ºC? Supón que el cloro está confinado en un ancho de 0,50 millas y una profundidad aproximada de 60 pies. ¿Cuál sería la longitud, en pies, de esta nube de cloro? 27. El dibromuro de etileno se usaba hasta ahora como un fungicida para frutas y grano, pero se ha prohibido a que es un carcinógeno potencial. El dibromuro de etileno es un líquido que hierve a 109ºC, su masa molar es de 188g/mol, calcule la densidad de su vapor a 180ºC y 1 atmósfera. 28. El volumen de un gas seco a 20ºC y a 742 mm es de 50,0 litros. ¿Qué volumen ocupará en condiciones normales (0ºC y 760 mm)? 29. ¿A qué temperatura estará una masa de gas que ocupa un volumen de 200 litros a 730 mm de presión, si a 12ºC y a 750 mm ocupa un volumen de 150 litros? 30. Un gas está encerrado en un cilindro de acero de 10,0 litros, a una presión de 4,00 atmósferas y a 22ºC. Si la temperatura se eleva a 600ºC. ¿Cuál será la presión del gas en el interior del cilindro?
31. Una muestra de 50 litros de gas recogida en las capas altas de la atmósfera a una presión de 18,3 torr se comprime en un recipiente de 150 ml a la misma temperatura. a) ¿Cuál es la nueva presión, en atmósfera?, b) ¿A qué volumen tendría que haber sido comprimida la m uestra original para ejercer una presión de 10 atm? 32. Una masa de gas helio contenida en un recipiente de 700 ml a 22ºC y a 710 mm de presión se trasvasa a un nuevo recipiente de 1000 ml estando ahora a 110ºC. ¿Cuál será la presión en este último recipiente?
33. Un balón meteorológico lleno de helio con un diámetro de 24,0 pies tiene un volumen de 7240 pies cúbicos. ¿Cuántos gramos de helio se requerirían para inflar este globo a una presión de 745 torr a 21ºC? (1 pie 3 = 28,3 L)
34. Un cilindro contiene gas helio a una presión de 1470 Kg/cm 2. Cuando se substrae del cilindro cierta cantidad de helio que ocupa un volumen de 4 litros a una presión de 14,7 Kg/cm 2, la presión en el cilindro disminuye hasta ser de 1400 Kg/cm 2. (La temperatura permanece constante durante todo el proceso). Calcule el volumen del cilindro. 35. Un volumen de 2 litros de un gas medidos en condiciones normales (CN) tienen una masa de 5,71 gramos. Calcule la masa molecular aproximada de dicho gas.
36. Un frasco A contiene 20 litros de CH 4 gaseoso. Otro frasco B contiene 30 litros de gas CO. Cada uno de los volúmenes ha sido medido en las mismas condiciones de presión y temperatura. Si el frasco A contiene 6,18 moles de CH 4 ¿Cuántos moles de CO hay en el frasco B?
37. Un volumen de 40 litros de O 2 puro, medidos a una cierta presión y temperatura, se ha visto que contienen 40 gramos de oxígeno. Otro volumen de 60 litros de CH 4 medidos a la misma presión y temperatura, ¿Cuántos gramos de CH4 contendrán?
38. El gas hidrógeno contenido en un cilindro de acero de 2 litros a 25ºC está sometido a una presión de 4 atmósferas. ¿Cuántos moles de H 2 hay en el cilindro? 39. Una mezcla gaseosa contiene 5,23 gramos de cloroformo y 1,66 gramos de metano. ¿Qué presión es ejercida por la mezcla dentro de una bombona metálica de 50 ml a 345ºC? ¿Con qué presión contribuye el cloroformo?
40. ¿Qué presión en atmósfera ejercerán 26 gramos de He cuando están encerrados en una botella de acero de 3,24 litros a 200ºC?
41. Calcula la masa en gramos de H 2S gaseoso puro contenido en una botella cilíndrica de 60 litros a 20ºC y a una presión de 2 atmósferas.
42. Una muestra de hidrógeno de 300 ml se recogió sobre agua a 21ºc en un día en el que la presión atmosférica era de 748 torr. a) ¿Cuántos moles de H 2 hay presentes?, b) ¿Cuántos moles de vapor de agua estaban presentes en la muestra húmeda de gas?, c) ¿Cuál es la fracción molar de hidrógeno en la muestra húmeda de gas?, d) ¿Cuál sería la masa de gas si la muestra de gas estuviese seca? 43. ¿Qué presión en kPa, es ejercida por 54 gramos de xenón en un recipiente de 1 litro a 20ºC?
44. Calcula la masa en gramos de 200 litros de CO 2 a 20ºC y a 746 mmHg. 45. Un volumen de 120 cc de un compuesto gaseoso seco, medido a 22ºC y a 742 mm, tiene una masa de 0,820 gramos. Calcule la masa molar aproximada de dicho gas.
46. Las moléculas de ozono en la estratosfera absorben una buena parte de la radiación solar nociva. La temperatura y presión típicas del ozono en la estratosfera son 250 K y 1x10 -3 atm, respectivamente. ¿cuántas moléculas de ozono están presentes en 1 L de aire en estas condiciones?
47. Un matraz de 6 litros que contiene He a 6 atmósfera se conecta con un matraz de 3 litros que contiene N
2
a
3,00 atmósfera y se deja que los gases se mezclen. a) Halla las presiones parciales de cada gas después de que se hayan mezclado. b) Halla la presión total de la mezcla, c) ¿Cuál es la fracción molar del helio? 48. Una pequeña burbuja se eleva desde el fondo de un lago, donde la temperatura y presión son 8ºC y 6,4 atm, hasta la superficie del agua, donde la temperatura es 25ºC y la presión es de 76cmHg. Calcule el volumen final (ml) de la burbuja si el volumen inicial fue de 2,1 ml.
49. Calcule la presión ejercida por una muestra de amoniaco de 120 gramos contenida en un recipiente de 40 litros a 600ºC, suponiendo: a) comportamiento del amoniaco como gas ideal, b) comportamiento no ideal. Las constantes de la ecuación de van der Waals son: a = 4,17atm x l 2/mol2, b = 3,71x10-2 l/mol. 50. Un gas liberado durante la fermentación de la glucosa en la manufactura de vino, tiene un volumen de 0,78 L a 20,1ºC y 76cmHg. ¿Cuál es el volumen del gas a la temperatura de fermentación de 36,5ºC y 760 torr de presión?
51. El hielo seco es dióxido de carbono sólido. Una muestra de 0,05 g de hielo seco se coloca en un recipiente vacío que tiene un volumen de 4,6 L a 30ºC. Calcule la presión interior del recipiente después de que todo el hielo seco se ha convertido en CO 2 gaseoso. 52. Un cierto anestésico contiene 64,9% de C, 13,5% de H y 21,6% de O en masa. A 120ºC y 750 mmHg, 1 L del compuesto gaseoso pesa 2,30 g. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto?
Bibliografía Recomendada Chang Raymond (1998) Química General Phillips John (2000) Química Conceptos y Aplicaciones Silberberg Martin (2000) Química General Theodore L. Brown (1987) Química la Ciencia Central Whitten Kenneth (1998) Química General
