Trimestre 08-P Fisicoquímica 1 Tarea 1 (Entregar el viernes 27 de junio):

Trimestre 08-P
Fisicoquímica 1
Tarea 1 (Entregar el viernes 27 de junio):
Factores de conversión:
Volumen: 1 l (litro) = 1 dm3 = 10-3 m3
Presión: 1 atm = 760 Torr = 1.01325x105 Pa
Constante universal de los gases: R = 8.31441 Pa m3 K-1mol-1 = 8.31441 JK1
mol-1=0.082054 atm l mol-1k-1
1. ¿Como se define el número de Avogadro?
2. Cinco gramos de etano (fórmula química C2H6) se encuentran dentro de un
frasco sellado de 1 dm3 de capacidad. El frasco es tan débil que se romperá si
la presión sobrepasa 1 MPa (Mega pascal, esto es 1x106 Pa). ¿A qué
temperatura alcanzará la presión del gas el valor de rotura?
3. Un gran cilindro para almacenar gases comprimidos tiene un volumen
aproximado de 0.050 m3. Si el gas se almacena a una presión de 15 MPa a 300
K (esto es 300 grados Kelvin) ¿cuántos moles del gas contiene el cilindro?
¿Cuál sería la masa del oxígeno en un cilindro de esta naturaleza?
4. Considérese una mezcla de gases en un frasco de 2 dm3 a 27º C. Para cada
mezcla calcúlense la presión parcial de cada gas, la presión total y la
composición de la muestra en porcentaje molar. Compárense los resultados de
los cuatro cálculos.
a) 1 g de H2 y 1 g de O2, b) 1g de N2 y 1 g de O2, c) 1g de CH4, d) 1 g de H2 y
1 g de Cl2
5. Se toma una muestra de aire sobre agua a 20º C. En el equilibrio, la presión
total del aire húmedo (esto es, mezcla de aire con agua en fase gas) es 1 atm.
La presión de vapor (esto es la presión parcial del agua en fase gas) de
equilibrio del agua a 20º C es 17.54 Torr; la composición del aire seco, en
tanto por ciento en mol, es 78 de N2, 21 de O2 y 1 de Ar.
a) Calcúlense las presiones parciales del nitrógeno, oxígeno y argón en la
mezcla húmeda.
b) Calcúlense las fracciones mol de nitrógeno, oxígeno, argón y agua en la
mezcla húmeda.
6. La presión total de una mezcla de oxígeno e hidrógeno es 1 atm. La mezcla
se incendia y el agua formada se separa. El gas restante es hidrógeno puro y
ejerce una presión de 0.4 atm cuando se mide bajo las mismas condiciones de
T y V que la mezcla original. ¿Cuál era la composición original de la mezcla
(% en mol)?.
7. Un matraz de 138.2 ml de volumen contiene 0.6946 g de gas a 756.2 Torr y
100º C ¿Cuál es la masa molar del gas?
8. Las constantes críticas para el agua son 374º C, 22.1 MPa y 0.0566 l/mol.
Calcúlense los valores de a, b y R utilizando la ecuación de van der Waals,
compárese el valor de R con el correcto y denótese la discrepancia. Calcúlense
las constantes a y b sólo a partir de pc y Tc. Utilizando estos valores y el valor
correcto de R, calcúlese el volumen crítico y compárese con el valor correcto.
9. La temperatura crítica del etano es 32.3º C, la presión crítica es 48.2 atm.
Calcúlese el volumen crítico empleando:
a) la ley del gas ideal
b) la ecuación de van der Waals, teniendo en cuenta que a las condiciones
críticas el factor de compresibilidad (Z) es igual a 3/8.
10. Compárese el volumen molar del dióxido de carbono (CO2) a 400 K y 100
atm calculado con la ecuación del gas ideal y con la ecuación de van der
Waals. Tome en cuenta que la presión crítica para el CO2 es de 7.4 MPa y la
temperatura crítica de 304 K.