problemas del tema 3 gases y soluciones

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PROBLEMAS DEL TEMA 3
GASES Y SOLUCIONES
01 .-Para un gas ideal calcule :
(a) La presión que se necesita para confinar el gas en un volumen de 75,0 l si se expande de un volumen
de 25,0 1 y 1 atm. de presión, a Temperatura constante.
(h) El volumen del gas a 75 atm. Si se expande de 10,0 J y 1 atm . A Temperatura constante .
(e) La presión del gas si se calienta desde ooc y 1 attn. Hasta 135
oc a Volumen constante.
(d) La temperatura si el gas se enfría de 14 lb/pul!f y 830 oc a 1 lb/pul!f en un volumen fijo .
(e) El volumen si el gas se enfria de 10,0 1y 950 K a 1,O 1 a Presión constante .
oc a Presión constante .
(g) El volunten del gas a- 14 oc y 367 torr si ocupa un volumen de 3,65 1 a 25 oc y 743 torr.
(t) El volumen si el gas se calienta desde O
oc
y 1~O 1 a 1
(h) La presión del gas a 78 "F y 37~5 pie3 si ocupa 375 pie3 a 85 "F y 135 lb/pul!f.
(i) La temperatura del gas a 5 torr y 75,0 1 si ocupa un volumen de 175 1 a 15 torr y 298 K.
02 .-Un gas ocupa un volumen de 600 mi a 25 °C y 640 torr. Calcule:
(a) La presión cuando el volumen sea 800 mt a T constante.
(h) La temperatura cuando el volumen sea 800 mi.. a P constante .
(e) La temperatura cuando presión sea 800 torr, a V constante.
03 .-Para un gas ideal calcule :
oc y l atm. de presión .
(b) La presión del gas si 5.29 mol ocupan 3A5 1 a 45 oc .
(e) El volumen que ocupa un tnol a- 75 oc y 12.5 atm. de presión.
(a) El núntero de ntoles en 1.00 1 a 25
(d) La temperatura a la cual 1.3 x 10-2 mol ocupan 74.0 1 a 450 atm.
04 .- ¿Qué presión ejerce una mezcla de 4, 18 g de HCCh y 1, 95 g de C2H6 en un volumen de 50 mi a
375 oc ? ¿Cuál es la presión parcial del HCCh ? R : 106,3 atm ~ 37,2 atm .
05 .-¿Qué volumen de Cloro reaccionará con 2,0 1 de cada uno de los siguientes gases: H2 , CO,
C2 H~ . bajo las mismas condiciones de temperatura y presión ?
C~H.1
y
Ayuda:
06 .- Suponga que a presión constante un gas ideal ocupa un volutuen de 518A ntl a O °C y de 708.3 tnl a
lOO °C. Determine el cero absoluto en la escala de temperatura Celsius. Ayuda: Use papel milimetrado.
07 .- Se colectó una muestra de H2 sobre agua a 25 oc . La presión del vapor de agua es de 23.8 torra
25 oc . Se añadió un agente deshidratante para remover el agua . Si el volumen inicial del gas húmedo era de
33.2 mi y su presión total 738 torr. ¿Qué volumen ocupará el H2 seco a 743 torr? R: 32 l.
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08 .- Un liquido altamente volátil se recogió por desplazamiento de agua en un frasco que marcaba
250 mi. Calcule su peso molecular a partir de los siguientes datos: Masa del frasco vacío= 65,347 g ~masa del
frasco Heno con agua a 25 oc= 327,4 g ~ masa del frasco vacío+ masa del líquido condensado= 65.739 g ~
presión atmosférica = 743,3 torr ~ temperatura del agua hirviendo = 99,8 oc ~ densidad del agua a
25 oc= 0,997 glml . R : 46,6 glmol .
09 .- ¿Qué temperatura seria necesaria para duplicar el volumen de un gas ideal . inicialmente en
condiciones estándar, si la presión disminuye en un 25%? R: 136,5 °C.
10 .- Se tienen cuatro frascos interconectados entre sí . Suponiendo que la temperatura permanece
constante , calcule la presión total una vez que se abran las llaves y se alcance el equilibrio . R : 1,64 atm.
Frasco
Volumen(/)
Presión (atm)
A
5
2
B
3
1
e
4
1,31 x 10-2 torr
D
5
3
11 .-La mezcla Ciclopropano- Oxígeno se emplea como anestésico. Si las presiones parciales son 150 y
550 torr , respectivamente : ¿Cuál es la relación molar Ciclopropano/Oxígeno ?
12.- ¿Cuál es la densidad del XeF2 (g) a O oc y 1 atn1. de presión?
13 .- Una muestra líquida de 0,800 g se vaporiza a 100 oc y 720 torr ocupando un volun1en de lOO ml
¿Cuál es su Peso Molecular ?
14 .-Un frasco de 5,0 1 que contenía H2 a 5 atm . Se conectó a otro de 4,0 1 que contenía N2 a 4 atm .
Calcule : (a) las presiones parciales de cada gas una vez que ocurra la mezcla~ (b) la presión total de la mezcla
y (e) la fracción molar del H 2 .
15 .- 1,01 de PCh(g) a 200 oc y 1 atm. de presión reacciona con igual volumen de Ch(g) y en las mismas
condiciones de Temperatura y Presión . El producto , también un gas bajo las mismas condiciones de T y P .
ocupa un volumen de 1,0 1. ¿Cuál es la Fórmula Empírica del gas?
16 .- Una mezcla de O, 77 g N2 0 y O, 77 g N2 ejerce una presión de 2,20 atm. en un volumen de 500 m1 a
25 oc ¿Cuál es la presión parcial de cada gas? R: 0,31 atm. para el N 20.
17 .-La presión parcial del CO es de 0,20 atm. y la del C(h es de 0,60 atm. en una mezcla de los dos
gases . Calcule : (a) la fracción molar de cada gas ~ (b) el número total de moles si la mezcla ocupa un volumen
de 11,6 1 a 50 oc y (e) la masa de cada gas.
18 .-Una muestra de un gas se recogió sobre agua a 32 °C y ocupó un volumen de LO 1 . El gas húmedo
ejerce una presión de 1 atm . Al secarse , el gas ejerció una presión de 1 atm . A 47 oc. ¿Cuál es la presión de
vapor del agua a 32 oc? R: 38,02 torr.
19.- 1 mol de N 20 4 se colocó en un volumen de 36,01 a 45 oc y se dejó disociar según la ecuación:
N204
~
2N02
Luego que ocurrió la reacción la presión total fue de 1 atm . (a) Calcule el número total de moles en la
mezcla : (b) si X es el número de moles de N204 que se disocian , ¿Cuántos moles de N 20 4 quedan sin
disociarse y cuántos moles de N(h se producen ? (e) ¿Cuáles son las fracciones molares de N20 4 y N(h y sus
respectivas presiones parciales? R: 1,38 moles totales: 0,62 mol N204.
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20 .- El ácido cianhídrico , HCN , es un gas altamente venenoso que se prepara comercialmente según la
reacción : CH4 + ~ + NH3 ~ HCN + H20
(a) ¿Cuántos litros de Clit , ~ y NH3 se requieren para preparar 30 1 HCN ? Todos los volúmenes están
medidos bajo las mismas condiciones de T y P . (b) ¿Cuántos litros de HCN se pueden preparar a partir de
1O 1 CH4 , 20 _1 ~ y 30 1 NH3 ?
·- 21 .-Se mezclaron 3,0 1 de NH3 y 5,0 l de Ch, bajo las mismas condiciones de temperatura y presión,
ocurriendo la reacción : NH3 + Ch ~ N2 + HCl
¿Cuáles son los volúmenes de productos y reactantes al final de la reacción ?
22 .- El óxido nitroso , N20 , se descompone por calentamiento según la reacción :
NzO+
~
~
N2 +
~
¿Cuál será la composición molar de la mezcla gaseosa que se produce ?
23 .- ¿Qué volumen de N2 se requiere para convertir 15,0 l de H2 en NH3 ? Todos los gases se miden bajo
las mismas condiciones de temperatura y pr~sión .
oc y 550 torr , se requiere para producir 500 1 de NH3 ?
fi.s ~~ ¿Qué volumen ~ e~ , medido a o oc y 2 atm , se requiere para precipitar 200,0 g de CaCÜJ a
24 .- ¿Qué volumen de H2 , medido a O
partt~OHh ? . La reacctón es : Ca(OHh<ac> + C~(g) ~ CaC~•>
+ H20o>
26 .-¿Qué volumen de HF, medido a 24 oc y 743 torr, se desprende cuando 47,2 g XeF2 reaccionan con
suficiente agua? : XeFz + H20 ~ Xe + ~ + HF
¿Qué volúmenes de Xe y
~
se obtienen ? R : 14 l XeF2.
27 .- Dada la reacción : L~s) + H2(g) ~ L~s)
(a) ¿Qué cantidad de LiH se obtiene a partir de 10,0 l H2 , medido a O oc y 1 atm , y 10,0 g Li ?
(b) Si se producen 6, 70 g LiH , ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento ? R : 7,15 g LiH.
28 .- Dada la reacción : N8(s) + NzO(g) + NH3(1)
~
NaN3(s) +
NaO~s)
+ N2(g)
oc y 1 atm , se necesita para preparar 12,0 g NaN3 ? ¿Qué volumen
¿Qué volumen de N20, medido a O
de N2 se producirá ? R : 12,43 l ~ 8,3 l N 2 .
29 .- El Oxígeno se produce en el laboratorio según la reacción :
KCl<h<a)
~
----+ KCI<a) + ~(g)
¿Qué cantidad de KCl(h se requiere para llenar cuatro botellas de 250 ml c/u con Oxigeno si se permite
una pérdida del 35 o/o . Los volúmenes se recogen a 25 oc y 1 atm. de presión .
30 .-Dada la reacción : NH3(g) + F2(g)
~
NF3(g) + NIL.F(a)
¿Qué volumen de NH3 y de F2 se requiere para preparar 150 ml de NF3 si se obtiene un rendimiento del
60 % ? . Todos los gases se han medido bajo las mismas condiciones de temperatura y presión .
31 .-El Magnesio y el Aluminio reaccionan con ácidos para producir Hidrógeno:
(a) ¿Qué volumen de H 2 , medido a 25 oc y 0,985 atm. de presión , se puede obtener a partir de 1,5 g de
una aleación que es 70% Mg y 30% Al? (b) Si una muestra de 10,0 g de aleación Mg/Al produce 10,5 1 H2 , a
O oc y 1 atm. de presión, ¿Qué porcentaje de la aleación es Aluminio? R: (a) 1,69 /~ (b) 40,5 %Al .
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32.- ¿Cuáles son las fracciones molares de metano) , (CH30H) , etanol , (C2HsOH) y agua en una
solución que contiene 40,0 g de cada uno?
f 33.- Calcule la fracción molar de la úrea , CH4N20 , en una solución acuosa que contiene 15 % m/m úrea
34 .- Una solución acuosa de glucosa , CJit206 , tiene una concentración 0,20 fracción molar . ¿Cuál es
el porcentaje m/m de glucosa en la solución? R: 71,5%
35 .-Una solución acuosa de NaOH 4,0 M tiene una densidad de 1,20 glml . ¿Cuál es la concentración
del NaOH en porcentaje m/m ?
36 .- ¿Cuántos gramos de KOH se requieren para preparar una solución de KOH 0,500 M ?
37 .-El HBr comercial es 48% m/m y tiene una densidad de 1,50 glml . Calcule : (a) la molaridad,
molalidad y fracción molar del HBr en la solución . (b) ¿Cuántos gramos de esta solución
necesitan para
preparar 500 ml HBr 0,600 M? (e) ¿Cuántos ml son necesarios?
se
~· 38 .-Para preparar 500 ml de solución se emplearon 10,0 g de cada uno de los siguientes compuestos :
Na2S04 , CaCh y Al(N03)3 . Calcule la molaridad para cada solución .
39 .- ¿Qué cantidad de cada uno de los siguientes solutos se requiere para preparar 250 mi se solución
0,250 M de : (a) KCl ~ (b) LiBr ~(e) FeS04.1H20 ~ (d) NiCh.6H20 y (e) ClitN20.
40 .- ¿Cómo prepararía Usted 250 g de solución de BaCh al 5 % m/m ?
-X 41 .- ¿Qué cantidad de NaCl y agua están presentes en 80,0 g de solución de NaCl al2 % m/m?
42 .-¿Cuál solución acuosa contiene la mayor concentración de iones cr: (a) HCI 0,15
17% m/m o (e) una solución de CaCh de fracción molar 0,25?
M~
(b) NaCI al
43 .- ¿Cómo prepararía Usted 500 mi de NaOH 0,874 M a partir de una solución de NaOH 2,3754 M ?
·~~.. 44 . - La densidad del ácido sulfúrico de las baterías de automóviles es de 1,225 glml . Si la Molaridad es
3,75 :rvi: éalcule la molalidad, el porcentaje en ~m y la fracción molar del H2S04.
45 .- (a) ¿Cuántos gramos de carbonato de Sodio , Na2CÜJ , hay en una muestra impura del compuesto si
se necesitan 35,00 mi de HCI 0,250 M para reaccionar totalmente? La reacción es :
Na2C03 + HCl
~
NaCl +
C~
+ H20
(b) ¿Qué porcentaje de la muestra es Na2CÜJ si habían 1,25 g Na2CÜJ puro ?
46 .- Una muestra de 5,00 g de hemoglobina requiere de 30,5 mi de KMn04 0,0020 M para reaccionar
con el Hierro , Fe2+ . Calcule el porcentaje de Hierro en la muestra de hemoglobina . R : 0,21 %.
47 .- Una muestra de peróxido de Sodio , Na2~ , se disolvió en agua y produjo 85 mi de ~ , a 22 oc y
640 torr, y 125 mi de solución de NaOH . (a) Escriba la ecuación balanceada de la reacción y (b) calcule la
molaridad del NaOH.
48 .-¿Cuáles son las fracciones molares de soluto y solvente en una solución 0,56 m en la que el solvente
es el tolueno ?
a 49 .- Se disolvió 1,00 g de cada uno , NaCl , NaBr y Nal, en 100 g de agua . ¿Cuál es la presión de vapor
?
de la solución a 100
oc
50 .- Una solución acuosa que contenía 0,502 g de un compuesto orgánico (PM = 60 glmol) en 7,5 g de
agua hirvió a 100,57 oc. Calcule la molalidad de la solución y la constante de elevación del punto de ebullición
del agua a 1 atm. de presión .
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51 .-Se preparó una solución de 30 g de un soluto no volátil y no disociable en 10 moles de agua . Se
encontró que la presión de vapor de la solución a 50 oc era de O, 117 atm . Calcule el Peso molecular del soluto .
A 50 °C la presión del vapor de agua es de 0,122 atm.
52 .- ¿Cuántos gramos de etilénglicol , C2Rt(OH)2 , se deben afladir a 500 g de agua para que la solución
congele a- 15 oc?
53 .- Una solución que contiene 4,32 gramos de naftaleno , C10Hs , en 150 gramos de dibromoetileno ,
C2H 2Br2 , congela a 7,13 oc . El punto de fusión normal del C2H2Br2 es 9,79 oc . Calcule la constante de
depresión del punto de fusión del C2H2Br2 .
54.- Una muestra de 0,500 g de un compuesto orgánico se disolvió en 50,0 g de benceno, CJ-16, cuya
constante de depresión del punto de fusión es de 2,53 °C/m . La disminución del punto de fusión del benceno fue
de 0,42 oc. Determine el Peso Molecular aproximado del compuesto. Este compuesto a su vez dió el siguiente
análisis elemental : 40% C ; 6,67% H y 53,3% O. Determine la Fórmula y el Peso Molecular exactos del
compuesto.
55 .- Calcule la fracción molar del azúcar de mesa , C12H22Üt 1, de PM = 342 glmol , en una solución que
contiene 30,0 g de azúcar en 70,0 g de agua . ¿Qué presión deberá aplicarse al lado de una membrana
semipermeable que separa esta solución de agua pura , de tal manera que el solvente no pase . La temperatura es
de 25 oc y la densidad de la solución es de 1,129 glml.
56.- Una solución que contiene 9,30 g de hemoglobina por 200 mi de solución tiene una presión osmótica
de 0,171 atm a 27 oc. ¿Cuál es el Peso Molecular de la hemoglobina?
57.- a 25 oc las constantes de la ley de Henry para el Nitrógeno y el Oxígeno son 1,2 x 10-4 y 5,34 x 10-5
gll.torr, respectivamente. Suponga que la presión parcial del Nitrógeno es de 608 torr y la del Oxígeno 152 torr
a 25 oc . Calcule la solubilidad de estos gases en agua . ¿ Será mayor o menor la relación de masa N2/~ en
agua que en el aire ?
58.- La composición del aire es aproximadamente 20% VN
litro de agua de río a 25 oc y 1 atm. de presión .
de~.
Calcule
la masa de Oxígeno por
\
59.- Se tiene una solución de azúcar (CuH22Üt) al15% en agua a una temperatura de 27 oc. El azúCár
es un compuesto no disociable y no volátil . Determine :
(a) Los puntos de fusión y de ebullición de la solución .
(b) La presión de vapor de la solución a 27 oc
.
(e)¿ Qué presión deberá aplicarse aliado de una membrana semipermeable que separa a esta solución de
agua pura , de tal manera que el solvente puro no pase ?