En un recipiente cerrado y vacío de 20 litros se introducen 0,3

CANTABRIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRIA / OPCIÓN I /
PROBLEMA 1
Problema 1.- En un recipiente cerrado y vacío de 20 litros se introducen 0,3 gramos de
etano, 2,9 gramos de butano y 16 gramos de oxígeno. Se produce la combustión a 225º C.
Calcular:
a)El volumen de aire, en condiciones normales, que sería necesario para tener los 16
gramos de oxígeno.
b)La presión total y las presiones parciales en la mezcla gaseosa final.
c)La densidad de la mezcla gaseosa final.
Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.
R = 0,082 atm · L / mol · K.
Composición volumétrica del aire: 20% de oxígeno; 80% de nitrógeno.
Solución:
a) Los 16 gramos de oxígeno , es decir 0,5 moles ocupan en condiciones normales 11,2 litros.
Al haber en la composición volumétrica del aire un 20% de O el volumen de aire necesario
para obtener esta cantidad de O2 es:
x = 11,2 · 100 / 20 = 56 L de aire
b) Las reacciones de combustión de los dos hidrocarburos son:
C2H6 + 7/2 O2 à 2 CO2 + 3 H2O
C4H10 + 13/2 O2 à 4 CO2 + 5 H2O
Calculando los moles de cada compuesto según las ecuaciones anteriores se obtiene el número
de moles de agua, dióxido de carbono y oxígeno sobrante.
M(C2H6) = 30
M(C4H10) = 58
n = 0,3 / 30 = 0,01 moles de C2H6
n´ = 2,9 / 58 = 0,05 moles de C4H10
Moles de oxígeno necesarios: (0,01 · 7/2) + (0,05 · 13/2) = 0,36 mol
Exceso de O2 : 0,5 – 0,36 = 0,14 mol
moles de CO2 obtenidos: (0,01 · 2) + (0,05 · 4) = 0,22 moles
moles de H2O obtenidos: (0,01 · 3) + (0,05 · 5) = 0,28 moles
Moles totales : nT = 0,14 + 0,22 + 0,28 = 0,64
Los cuales se hallan a una presión de:
P·V=n·R·T
P · 20 = 0,64 · 0,082 · (273 + 225)
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P = 1,31 atm
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PROBLEMA 1
Aplicando la Ley de Dalton y utilizando la ecuación anterior de los gases perfectos, se calcula
las presión parcial de cada gas:
P O2 = 0,286 atm
P H2O = 0,573 atm
P CO2 = 0,451 atm
c) La densidad se define como d = m / V, por lo tanto la densidad de la mezcla será:
m = (0,14 · 32) + ( 0,22 · 44) + (0,28 · 18) = 19,2 g
d = 19,2 / 20 = 0,96 g/L
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