FISICOQUIMICA 29
PRACTICA DE FISICOQUIMICA 2 1. En un recipiente rigido de 10,4 L se tiene 118,4 g de amoniaco (NH3) a 27 °C. Determina la presion del gas. A) 11,3 B) 13,5 13,5 C) 15,7 D) 14,9 E) 18,6 2. Calcular el termino de correccion de la presión para un mol de agua contenido en un recipiente de un litro. A) 5,46 B)4,17 C)20,4 D) 6,49 E) 0,034 3. Respecto del problema anterior, a nterior, calcular la presión de la ecuacion del gas ideal si se sabe que la presion medida experimentalmente es: 20,54 atm. A) 32 B)26 C) 29 D)33 E)37 4. Calcule la presion en atm que ejerce una mol de metano (CH4) en un recipiente de 500 mL a 25 °C suponiendo: a) comportamiento ideal b) Comportamiento no ideal A) 36,5 y 32,6 B) 50,6 y 46,7 C) 37,6 y 34,5 D) 36,1 y 49,6 E) 48,9 y 44,6 5. Se tiene una mol de un gas ideal el cual se confina a 22.41 L a 0 °C que ejerce una presion de 1 atm. Utilice la ecuacion de Van Der Waals y las constantes para estimar la presion en atm ejercida por una mol de cloro en 22,4 L a 0 °C. A) 0,84 B)0,99 C)0,75 D) 1,24 E) 0,29 6. Determinar la presion en atm que ejerce 1/10 mol del dioxido de carbono (CO-,) a 400 K y 0,4 L (si a = 3,6; b = 0,0428). A) 8,07 B) 1,5 C) 13,6 D) 14,1 E) 17,06 7. Determinar el termino de correccion de la presión (atm L-2 /mol -2 ) en 2 moles de monoxido de carbono ocupando un volumen de 2 L. A) 0,37 B) 1,48 1,48 C)l,95 D) 2,08 E) 2.71 2.71 8. El factor de compresibilidad de 1 mol de gas Argon colocado en un cilindro de 1 L de capacidad, a una presion de 100 atm, es diferente de la unidad. Determina la temperatura de Kel vin. (a = 1.35 y . = 0,0322) A) 2109 B) 2347 2347 C)2876 D)3157 E)1196 9. Calcular de acuerdo a la ecuacion de Van Der Waals la presion (atm) que debe aplicarse a un mol de N 2 para que el volumen sea igual a 4 veces su covolumen (b) a la temperatura de 25 °C.
A) 98,6 B) 100,3 C) 151.7 D) 171.6 E) 193,5 10. Una cierta masa de nitrógeno ocupó un volumen de 1,0 L a -50. y 800 atm. El factor de compresibilidad para el N 2 en estas condiciones 1,95. Calcular el volumen ocupado por la misma cantidad de nitrógeno a 100C y 200 atm si el factor de compresibilidad en estas condiciones es 1,10. R: 3,77 L 11. Para 11. Para realizar la hidrogenación de benceno se requiere que el autoclave de 5,0 L esté es té a 327C. con una presión parcial de benceno de 40,0 atm. ¿Qué masa de benceno debe introducirse en el autoclave? (1) Suponga comportamiento ideal (2) Considere que el benceno gaseoso se comporta como gas de van der Waals. (a = 18,0 (atm.L2/mol2); b = 0,1154 L/mol) R: (1) 312 g (2) 430 g. 12. Calcule la presión ejercida por un mol de eteno bajo las siguientes condiciones: (a) a 273,15 K en 22,414 L, (b) a 1000 K en 0,100 L. Para cada caso considere comportamiento ideal y de gas de van der Waals. Observe en qué casos se produce mayor discrepancia. a= 4,471 atm. L 2 / mol 2; b = 0,05714 L/mol. R: (a) 1,00 atm; 0,995 atm) (b) 821 atm; 1468 atm 13. En 13. En un proceso industrial el nitrógeno debe ser calentado hasta 500 K, a volumen constante. Si entra en el sistema a 300 K y 100 atm, ¿qué presión ejerce a la temperatura final? Considere comportamiento de gas ideal y de van der Waals. a = 1,390 atm. L 2 /mol 2 , b =0,03913 L/mol. R: 167 atm; 183,5 183,5 atm. 14. Calcular las presiones que se pueden predecir pare un mol de amoniaco confinado en un recipiente de 10 Litros a 400 K en los siguientes casos. A) como gas ideal; B) como gas real y comportamiento de van der Waals. 15. Las 15. Las contantes del cloro son Tc= 417 k y Pc= 76 atm. Obtener los valores de las constantes a y b de la ecuación de Van der Waals haciendo uso. De dichas constantes.
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30 SEGUNDO PRINCIPIO Y MAQUINAS TÉRMICAS 16. Las contantes del Dióxido de carbono (CO2) son Tc= 304.3 K y Pc 73 atm. Calcular la presión que ejercerían 2 kg de dicho gas contenidos en un cilindro metálico de 25 litros de capacidad a 310 k, suponiendo comportamiento del tipo Van der Waals. Datos: M(CO2) = 44. 17. La temperatura crítica del etano es 32,3C, la presión crítica es de 48,2 atm. Calcular el volumen critico empleando: (a) La ley del gas ideal.( vc = 0, 519 [l/ mol]) (b) La ecuación de Van der Waals.( Vc = 0, 217 [l/ mol]) (c) Comparar los resultados con el valor experimental 0,139 [l/ mol].( 273,4% y 35,9%). 18. Para el helio Vc= 0.05780 L/mol y Pc=2.2452 atm. Calcular las constantes a y b de van der Waals y el radio de las moléculas considerándolas esféricas. (0.02251 ;0.01927;1.97A) 19. Los puntos de fusión a 1 atm de presión de yodo, bromo, cloro y fluor sólidos son 113.7, -7.3, -101.5 y -219.62_C. Justifique esta variación teniendo en cuenta que son elementos de un mismo grupo de la tabla periódica. 20. El radio de van del Waals es una medida del tamaño atómico útil en la descripción de las interacciones intermoleculares mientras que los valores de las temperaturas de fusión permiten comparar las intensidades relativas de dichas fuerzas. Busque los valores de los radios de van der Waals y de los puntos de fusión de Helio, Neón, Argón, Kriptón y Xenón. Discuta la tendencias que se observen.
21. Un profesor de Química Física encuentra en un laboratorio dos bombonas de gas (a las que nos referiremos como A y B) de 1 litro de volumen, de las que se sabe que están rellenas con 10 moles, una de argon y otra de neón. Debido a problemas con el etiquetado no sabe con seguridad cual de ellas contiene cada gas. Para determinarlo el profesor mide la presión a ambas bombonas a la temperatura ambiente (25C) Lic. Carlos E. Joo G.
obteniendo los valores de P A=293.3 atm y P B=359.4 atm. ¿Qué gas contiene cada bombona? Estime los valores de los radios atómicos de ambos gases. Nota: En las condiciones referidas, la atracción entre los átomos de los gases nobles puede considerarse despreciable.(La bombona A contiene neon. r Ne = 1:87 Å, r Ar = 2:33 Å.)
22. Calcule la presion ejercida por 1,0 mol de C2H6 que se comporta como (a) un gas ideal y (b) un gas de van der Waals, cuando es confinado bajo las siguientes condiciones: (i) a 273,15 K en 22.414 dm 3 (ii) a 1 000 K en 100 cm 3. Utilice los datos dados del cuadro de constantes. 23. Calcule la presion ejercida por 1,0 mol de H2S que se comporta como (a) un gas ideal y (b) un gas de van der Waals, cuando es confinado bajo las siguientes condiciones: (i) a 273,15 K en 22.414 dm 3 (ii) a 500 K en 150 cm3. Utilice los datos dados del cuadro de constantes. 24. Un gas a 250 K y 15 atm tiene un volumen molar 12 por ciento menor que el calculado a partir de la ley del gas ideal. Calcule (a) el factor de compresion bajo esas condiciones y (b) el volumen molar del gas. .Cuales son las fuerzas dominantes en La muestra, las atractivas o las repulsivas? 25. Un gas a 350 K y 12 atm tiene un volumen molar 12 por ciento mayor que el calculado a partir de la ley del gas ideal. Calcule (a) el factor de compresion bajo esas condiciones y (b) el volumen molar del gas. .Cuales son las fuerzas dominantes en La muestra, las atractivas o las repulsivas? 26. (a)En un proceso industrial, el nitrogeno es calentado hasta 500 k a un volumen constante de l .000 m3 El gas entra al contenedor a 300 K y 100 atm. La masa del es 92,4 kg. Utilice la ecuacion de van der Waals para determinar la presion aproximada del gas a su temperatura de trabajo de 500 K. Para el nitrogeno, a=1,352 dm 6 atm mol -2 y b= 0,0387 dm3 /mol. 27. (b) Los cilindros de gas comprimido se hallan llenos generalmente a una presion de 200 bar. Para el oxigeno, .cual seria el volumen molar a esta presión y 25°C en base a (a) la ecuacion del gas ideal, (b) la ecuacion de van der Waals?. Para el
FISICOQUIMICA 31 oxigeno, a = l ,364 dm 6 atm mol -2 , b=3,19x10-2 dm3 mol -1. 28. (a) Suponga que un mol de C2H6(g) se hallan confinados en 4,860 dm 3 a 27°C. Prediga la presion ejercida por el etano a partir de la) las ecuaciones de gas ideal y (b) la ecuacion de estado de van der Waals. Calcule el factor de compresion en base a estos calculos. Para etano, a= 5,507 dm 6 atm mol -2 ; b = 0,0651 dm 3 mol -1. 29. Calcular el volumen que ocupa una mol de metano a 00C y 50 atm utilizando (a) la ley de los gases ideales y (b) la ecuación de Van der Waals. En los cálculos de la parte (b) la solución cúbica se puede evitar usando el método de aproximaciones sucesivas.(0,448L;0,40L;0,39L) 30. Demuestre que la ecuación de Van der Waals se puede escribir en función de la temperatura reducida Tr, de la presión reducida Pr, y del volumen reducido Vr, como:
31. Cierto gas a 0 ºC y a 1 atm de presión tiene un valor de Z =1.00054. Calcular el valor de b para este gas.(12ml/mol) 32. Las constantes críticas para el agua son 374 ºC, 218 atm y 0.0566 litros/mol. Calcular los valores de a, b y R; comparar el valor de R con el valor correcto y observar la discrepancia. Valorar solo las constantes a y b a partir de p, y Tc Empleando estos valores y el valor correcto de R calcular el volumen crítico. Comparando con el valor correcto.(error de R 61,35%, error de V=37,97%) 33. La temperatura crítica del etano es 32.3°C, la presión crítica es 48.2 atm. Calcular el volumen crítico empleando: a) La ley del gas ideal, b) La ecuación de Van der Waals, comprobando que para el gas de Van der Waals. (0.5196;0.1948l/mol) 34. Usando la ecuación de van der Waals calcule el volumen que ocuparían 1.5 moles de (C2H3)S a 105 0Cy 0.750 atm. Suponga que a=18,75dm 6 atmmol -2 y b=0,1214dm 3 mol -1.(61,4 dm 3 )
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