(NA = num. de Avogadro= 6.023*10^23 átomos o moléculas)

2.3. Una botella de 8 L contiene 7 g de N2 a 130ºC. Se abre la llave de la botella y comienza a salir gas hasta que la presión interior de la botella se iguala a la presión exterior ambiente de 760 mmHg. Se cierra en ese momento la llave. ¿a qué temperatura habrá que calentar el N2 de la botella para recuperar la presión inicial?

Propuestas:

a) 180ºC b) 219ºC c) 143ºC d) 192ºC

Sol. La c)

PV = NRT ==>P = m*R*T/M*V = 7g*0.082 (atm*L/mol*ºK)*403 K/28 (g/mol)*8 L = 1.03269 atm

Saldrá N2 hasta que la presión interior sea de 1 atm quedando entonces m = P*V*M/R*T = 1 atm*8 L*28 g/mol/0.082 atm*L/mol*K*8 L = 6.7784 g N2

Temperatura para igualar la presión inicial: T = P*V*M/m*R = 1.03269 atm*8 L*28 g/mol/6.7784 g*0.082 atm*L/mol*ºK = 416.176ºK aprox = 143ºC

2.4. 27.6 g de un óxido de nitrógeno ocupan un volúmen de 6.72L. en c.n.. Si las masas atómicas son N = 14 y O = 16, el óxido tendrá una fórmula empírica de:

Propuestas:

a) N2O4 b) NO2 c) N2O3 d) NO

Sol. La a)

PV = n* R*T ==> 1 atm*6.72 L = 27.6 g/M*0.082 atm*L/mol*ºK*273ºK ==> M = 92 g/mol
además 27.6 g/M = 6.72 L/22.414 L ==> M = 27.6*22.114/6.72 = 92 g/mol
Corresponde al N2O4 14*2+16*4 = 92

2.5. De conformidad con la Ley de Avogadro y teniendo en cuenta que NA = 6.02*10^23 dar la proposición correcta:

Propuestas:

a) En volúmenes iguales de todos los gases existe siempre el mismo número de moléculas.
b) En 5.6 L de un gas (c.n.), hay 1.506*10^23 moléculas.
c) El número de moléculas de un gas ideal, contenidas en un determinado volúmen, depende sólo de su densidad.
d) La suma de los volúmenes de dos gases reaccionantes es siempre igual a la suma de los volúmenes de los gases obtenidos como productos.

Sol. La b).

a) Falsa; el gas depende de P y T.
b) Cierta; 5.6 L*6.023*10^23 moleculas/22.4 L = 1.506*10^23 moléculas.
c) Falsa; d = m/v = P*M/R*T ==> n = m/M = d*V/M.
d) Falso; No se cumple en síntesis Haber del NH3.
N2 + 3H2 ==> 2NH3

2.6. El hexafluoruro de Uranio UF6 tiene un pm de 352 g/mol, y es posiblemente el más denso de todos los gases, ya que su densidad en g/L a 100ºC y 1.00 atm es... (Usar R = 0.0821 L*atm/mol*ºK)

Propuestas:

a)0.0326 b)0.122 c) 11.19 d) 42.8

Sol. La c)

P*V = m*R*T/M ==>P = m*R*T/V*M = d*R*T/M ==>d = P*M/R*T = 
1 atm*352 g/mol/(0.082 atm*L/mol*ºK)*373ºK = 11.5 g/L

2.7. A 25,000ºC (medidos y mantenidos con precisión) un gramo de un gas ocupa un volúmen de 6.138 L a 1.00 atm de presión. Si ésta se duplica el gas se comprime hasta 3.080 L. ¿Cual es el pm exacto del gas en g/mol? R = 0.08206 atm*L/mol*ºK y 0ºC = 273.16ºK

Propuestas:

a) 3.972 b) 3.986 c) 4.000 d) 4.014

Sol. La c)

M = m*R*T/P*V ==>
M1 = 1 g*0.082 (atm*L/mol*ºK)*298.16ºK/1 atm*6,138 L = 3.986 g/mol
M1 = 1 g*0.082 (atm*L/mol*ºK)*298.16ºK/2 atm*3,080 L = 3.972 g/mol

Como el pm disminuye en 3.986-3.972 = 0.014 g/mol al variar la presión de 1 a 2 atm, deducimos que a 0 atm el pm será 3.986+0.014 = 4.000 g/mol y se comportará como un gas ideal.

2.8. En un depósito de 10 L de capacidad se colocan 20.7 g de acetona y accidentalmente 15.5 g de otro compuesto desconocido. Se cierra el depósito y se calienta hasta 300ºC, con lo que los dos compuestos se evaporan totalmente por una salida de vapores. Se mide la presión del depósito dando 3.259 atm. Suponiendo un comportamiento ideal identificar el compuesto introducido por error. R = 0.082 atm*L/mol*ºK

Propuestas:

a) CH3-CH2-OH b) CH3-CH2-CH2-OH c) CH3-CHO  d)CH3-CH2-HO Sol. La a) Acetona: CH3-CO-CH3 M(CH3-CO-CH3) = 58
P*V = n*R*T ==>3.259 atm *10 L=(20.7 g acetona/58+15.5 g X/Mx)*0.082 (atm*L/mol*ºK)*573ºK
Mx = 46

Sol. La a)

a) Cierta; M(etanol) = 46  b) Falsa; M(1-propanol) = 60  c) Falsa; M(etanal)  = 44 d) Falsa,M(propanal) = 58

2.11. Si se introducen en depósitos separados de igual volúmen y a la misma temperatura, sendos pesos iguales de O2 y N2, qué propuesta es la verdadera.

Propuestas:

a) Presión depósito de N2 > O2 
b) Ecinetmedia/mol N2 > Ecinetmedia/mol O2
c) Ambos recipientes contienen igual número de moléculas
d) Las moléculas en el recipiente de O2 se mueven más deprisa que las del de N2

Sol. La a)

a) Cierta; presión recipiente N2 > O2 PN2 > PO2    PN2/PO2 = (1/28)/(1/32) = 32/28
P02 = m g O2*R*T/(32 g O2/mol*V) = m/32
PN2 = m g N2*R*T/(28 g O2/mol*V) = m/28
b) Falsa; según teoría cinética gases Ec media/mol de cualquier gas es independiente del gas y direct.proporc. a T absoluta Ec = (3/2)*R*T
c) Falsa; moles O2 < moles N2 moléculas O2 < moléculas N2
d) Falsa; V2media es inv. proporc. a la raiz cuadrada de la masa molecular vcm = raíz(3*R*T/M)

(Añadidos Enero 2013)

2.90.Transformar 50 g de óxido de cobre (II) a cobre metálico empleando en dicha la reducción una corriente gaseosa de H2 a 101400 Pa y 23ºC ¿Qué volúmen de gas es necesario?

Propuestas:

a)0,00119 m3 ; b)15,3 L H2; c) 15,3 m3

Sol. La b)

CuO + H2 <--> H2O + Cu
79,5 g/mol CuO 022,4 litros(CN) H2
50 g CuO 022,4 x litros H2(CN)
M mol/L = moles soluto/ V disol L
50 h/(79,5 g/mol) = 0,63 moles CuO --> 0,63 moles H2
P * V = n * R * T (R= 8,31 (V m3,P Pa T ºK) = 0,082 (V l, P atm T ºK)
T = (23 + 273) = 293ºK
V = n * R * T/P = 0,63 * 8,31 * 293/101400 = 2,736/101400 = 0,0153 m3 = 15,3 L H2 en C.reales

Las respuestas a) y c) son incorrectas. La a) por usar T = 23ºK siendo T = (23+273)ºK = 293 ºK y la c) por unidad de volúmen incorrectamente convertida.

2.91.Se hacen reaccionar 50 g de Zn con 200 ml ácido clorhídrico 3M Calcular el Zn que queda sin reaccionar.

Propuestas:

a)30,394 g Zn ; b)0 g Zn

Sol. La a)

Zn + 2 HCl <--> ZnCl2 + H2
65,4 g/mol 2 * 71 g/mol
50 g Zn 50/64,5 = = 0,765 moles
200 ml ácido clorhídrico 3M 3 mol * 200 /1000 = 0,60 moles HCl
0,765 - 0,30 = 0,465 moles = 0,465 moles * 50 g/0,765 moles = 30,394 g Zn sin reaccionar

2.92.Se queman 100 cm3 de metanol. Calcular el volúmen necesario de O2. Datos: d(CH2OH) = 0,79 g/cm3; PM(CH2OH) = 32 g/mol

Sol.

1 ml CH2OH --> 0,79 g
100 ml --> 100 * 0,79/1 = 79 g
CH2OH + 3/2 O2 -->CO2 + 2H2O
32 g/mol --> 2,47 mol CH2OH
1 mol CH2OH --> 1,5 mol O2
2,47 mol CH2OH --> 2,47 moles * 1,5 mol O2/1 mol CH2OH = 3,70 moles O2
CH2OH:CO2 2,47 moles CO2 CO2:2H2O 2,47 * 2 = 4,94 moles H2O vapor

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