LOS GASES ¿Cuáles son las leyes que rigen el comportamiento de

COLEGIO NUESTRA SEÑORA DE LA
PRESENTACION – CENTRO
Código: DEC-F-54
Versión:02
UNIDAD DE PRODUCCION DE CONOCIMIENTO
UDPROCO ÁREA DE QUÍMICA INORGÁNICA
Fecha: 1 Febrero 2014
Departamento de Metodología
NOMBRE ESTUDIANTE: _________________________________________________ Grado 10______
FECHA: ____________________________________________________Nº de lista: ___ Grupo Nº____
DOCENTE: YOLANDA BERNAL M.
UDPROCO Nº 4
Espero que tus expectativas para este año que culmina sean llenadas con tu interés y disposición.
LOS GASES
1. APRENDE PLANTEÁNDOTE PREGUNTAS
¿Cuáles son las leyes que rigen el comportamiento de
los gases y a qué se debe dicho comportamiento?
2. APRENDE PROPONIÉNDOTE RETOS
Aplicar las leyes que rigen el comportamiento de los gases en la solución de problemas y a
partir de éstas mediante la interpretación y el análisis, deducir la ecuación de estado
aplicándola junto con el principio de Avogadro en la estequiometría de gases para lo cual
muestra compromiso y responsabilidad en el cumplimiento de las actividades propuestas e
interés por aprender .
2.1. Ejes temáticos
Página 1 de 11
GASES
1. Teoría Cinética
2. Propiedades
3. Leyes que rigen el comportamiento de los gases ideales
3.1 Boyle
3.2 Charles
3.3 Gay-Lussac
3.4 Ley Combinada
3.5 Principio de Avogadro
3.6 Dalton
4. Ecuación de Estado
5. Ejercicios de Aplicación
3. APRENDE A TRAVÉS DE LA INTERDISCIPLINARIEDAD Y LA
TRANSVERSALIDAD
Mi tiempo libre como proyección en la construcción de un entorno social
Aprovecha tu tiempo
El tiempo es el recurso más valioso que tenemos, el bien más preciado y en ese sentido
vamos a definir por qué:
• Porque es escaso: tenemos un número limitado de horas al día disponibles para hacer
lo que sea que queramos.
• Porque NO se puede comprar: por mucho que tengas dinero y quieras, no podrás
comprar una hora más de tiempo. Si bien puedes comprar el tiempo de otros para que
los resultados que ellos consigan se sumen a los tuyos, no es posible comprar más
tiempo.
• Porque es Vida: el tiempo es vida en el sentido que muchos hemos denominado el
curso de la vida en factores de tiempo, como lo son meses y años. Una persona vive
determinado número de años, y los años al fin y al cabo son tiempo.
• Porque es justo: todos los seres humanos de la tierra tenemos la misma cantidad de
tiempo, 24 horas al día, 7 días a la semana, 4 semanas al mes etc.
Teniendo claros los principios de por qué la gestión del tiempo es tan importante en
nuestra vida es necesario aclarar que una persona promedio malgasta entre un 60 y un
70% del tiempo que tiene disponible y ello debido principalmente a: falta de metas y
objetivos claros, falta de planificación, falta de establecer prioridades en la vida entre otros
muchos factores.
La gestión del tiempo implica dominar tu propia vida y tiempo en vez de ser dominado
por ella. Consiste en la organización y el balance de todas las áreas importantes de tu
vida para lograr un equilibrio personal, paz y tranquilidad para ti y los tuyos.
Para tener éxito en la vida debes ser consciente que la correcta gestión del tiempo que
tienes disponible te permitirá alcanzar las metas y sueños que tengas en la vida, por muy
grandes o complicados que estos sean.
Beneficios de una correcta gestión del tiempo:
• Enfoque: sabrás qué actividades son importantes y en qué espacio de tiempo de tu día
debes hacerlas.
• Velocidad: lograrás alcanzar tus objetivos más rápido que sin un manejo adecuado del
tiempo. Lo que antes lograbas en un mes lo puedes perfectamente lograr en dos
semanas.
• Tiempo libre: podrás tener más tiempo libre para tu familia, para ti o para lo que sea
que quieras.
• Reducir el stress: al saber que hacer, tener más tiempo libre y cumplir todas tus metas
y objetivos lograrás liberar en gran medida el stress en tu vida.
Cuando tienes tiempo libre debes ser responsable de cómo lo inviertes para generar
algo útil de él, evidentemente descansar es muy importante, pero no te puedes pasar
Página 2 de 11
•
•
•
•
todo el día ni todo el tiempo “descansando” porque si no ese tiempo se habrá ido
literalmente a la basura.
Si tu tiempo libre consiste en levantarte tarde, hacer pereza en la cama, comer tarde,
volverte a acostar a ver televisión películas, déjame decirte que eso está bien, pero que
no se vuelva de todos los fines de semana, de todas las vacaciones. Tienes que hacer
algo al respecto para organizar el tiempo libre y sacarle el máximo provecho
posible.
De acuerdo a la lectura anterior cuales son los males que aquejan el uso del buen
tiempo enumera mínimo cinco y porque?
¿Para qué hacer un buen uso del tiempo?
Haz una lista de las actividades que debes realizar y las que te gustaría hacer en
tu vida atendiendo las siguientes dimensiones:
a. Física (tu cuerpo)
b.
Intelectual (tu mente, estudio)
c. Profesional (Trabajo)
d. Afectiva (Seres
queridos, Familia)
e. Social (Amigos)
f. Espiritual (Trascendencia)
g. Otros
intereses(Hobbies,cultura,arte,etc.)
http://admontiempo.blogspot.com/p/recursos-del-taller.html
Lo que tengo que hacer
Lo
que quiero hacer
4. APRENDE ALISTÁNDOTE
Resuelve los siguientes problemas
A. teniendo en cuenta las siguientes gráficas
• Cuáles partículas tienen mayor posibilidad de movimiento y a que estado
corresponde
• Describe las propiedades de cada uno de los estados de la materia según lo
graficado arriba
A. Qué pasa con la presión y la temperatura cuando se incrementa en los gases
B. Qué propiedad del agua hace que el hielo flote en ella
C. Qué significa medir la presión sanguínea
D. Para qué se mide la presión en las llantas.
E. Qué diferencia encuentras entre una jeringa llena de aire y una llena de agua
F. Cuáles son las unidades y magnitudes con las que se trabajan los gases como son:
Página 3 de 11
Cantidad, volumen, temperatura y presión defínelas.
G. Cómo se relaciona la presión atmosférica con la temperatura y explíca dando
respuesta a la siguiente pregunta: La presión atmosférica en Cúcuta es de 640 mm Hg a
1000 mts de altura entonces la presión atmosférica en Bogotá será: a. Mayor de 640 b.
Menor de 640 c. Igual a 640.
F. Recuerda la fórmula de densidad y aplícala a los siguientes ejercicios: Si 3 litros de aire
pesan 4,93 gr y si 34,5 ml pesan 15 ton.
H. En qué consiste el cero absoluto explícalo con un ejemplo.
I. Explique cómo se halla la presión de un gas en un recipiente teniendo en cuenta los
casos que se puedan presentar.
J. Qué diferencia hay entre un gas real y un gas ideal.
5. APRENDE DE LAS FUENTES
La palabra gas provienen del griego “Caos” que significa desorden este estado esta
formado por agregación de partículas en forma molecular muy separadas unas de otras
por distancias mucho mas grandes que el diámetro real de las moléculas. esto se debe a
que sus moléculas son poco polares y al disminuir la temperatura estos se convierten en
líquidos y viceversa esto depende de la energía cinética que se le suministre.
Los gases son incoloros como el oxigeno y el hidrogeno otros como el flúor y el cloro son
amarillos verdosos el bromo el dióxido de nitrógeno y el oxido nitroso son de color café
rojizo y el yodo es de color violeta, hay gases ácidos, básicos y neutros como el oxigeno
el hidrógeno y mas.
Una teoría es un modelo que es capaz de dar explicaciones sobre un conjunto de
fenómenos relacionados y es el sustento teórico de una ley, que a su vez tiene por objeto
describir dicho fenómeno y predecir su comportamiento frente a otras condiciones. Y la
teoría cinética de los gases no es la excepción y se pueden resumir así:
o Los gases están constituidos por moléculas o átomos sumamente pequeños
y tan distanciados uno de otros que se consideran individualizados y con un
volumen muy despreciable de ahí porque se dice que los gases tienen su
propio peso y la facilidad de su comprensión, explica también porque las
densidades de los gases son bajas en relación con los líquidos y sólidos
puesto que su volumen esta constituido en la mayor parte por espacio
vacío.
o Las moléculas chocan entre si y con las paredes del recipiente, pero estos
choques son completamente elásticos no entrañan perdida de energía
aunque si transferencia de energía de una molécula a otra el análisis de
este postulado nos conduce a las velocidades de difusión de los gases y la
presión que estos ejercen contra las paredes de sus vasijas (presión=fuerza
por unidad de área)
o La energía cinética media es proporcional a la temperatura absoluta. Un
aumento de temperatura en un gas aumenta la energía cinética de las
moléculas por aumento de su velocidad y también el espacio
intermolecular. En conclusión a temperaturas mas altas las partículas se
mueven con mayor velocidad; la difusión y la efusión son más rápidas.
mediante la energía cinética de las moléculas podemos explicarnos la
Página 4 de 11
variación de la presión de un gas en un recipiente cerrado cuando varía su
temperatura.
6. APRENDE HACIENDO
Para empezar a desarrollar este aprende haciendo es necesario tener en cuenta las
siguientes leyes
LEYES DE LOS GASES: El volumen (V) de un gas es función de su presión (P),y la
temperatura absoluta (T) a la que está sometido al igual que las moles (n) que lo
conforman. Existiendo una relación matemática entre estas propiedades la variación de
una propiedad en relación con las otras constituyen las leyes de los gases.
V= FUNCION (P,T,n)
I. LEY DE BOYLE-MARIOTTE
Desarrolla los siguientes ejercicios:
1.Una muestra de gas en un recipiente de 5
Donde se relaciona el volumen con la litros provisto de un embolo a una presión de 2
atmósferas se deja expandir a temperatura
presion asi:
constante hasta un volumen de 20 litros ¿cuál
V α
1/P a T (cte) teniendo en es la presión del gas con el nuevo volumen?
cuenta el estado inicial y final de un Rta: 0.5 atm.
2.En un recipiente se tienen 12 litros de
gas
nitrógeno a 20ªC y 1 atm de presion ¿Qué
V1/V2 = P2/P1
presión es necesario ejercer sobre el sistema
V1P1 = V2P
para reducir el volumen del gas a 3 litros. Rta: 4
atm.
3.Se infla un globo con 1.5 litros de helio a 566
mmHg si el globo se eleva hasta alcanzar una
Y se representa de forma grafica asi:
altura donde la presión es de 320 mmHg cuál
será el nvo volumen del globo Rta: 2.6 L.
4.Cuando 28 gr de nitrógeno se encuentran a
0ºC y a 1 atm de presión y su volumen es de
22,4 litros ¿cuál será el volumen resultante si
aumenta la presión a 4 atm a la misma
temperatura ? Rta: 5.6 L
5. Calcule el volumen de un gas ideal a 870
mmHg si ocupó 583 ml a 670 mmHg Rta: 448
ml.
6.Un cilindro de oxígeno tieneun volumen de 2
l la presión del gas es de 1470 lb/pulg2 a 20ªC
¿Qué volumen ocupara el oxigeno a la presión
atmosférica normal si la t es constante Rta: 2 L
7. Una capsula espacial esta equipada con un
tanque de aire que tiene un volumen de 0.100
m3 . El aire se encuentra a una presion de 100
atm luego de una caminata espacial la presión
Se reduce a cero cuál será la presión final si el
volumen de la capsula es de 12.5 m3 Rta: 0.8
atm.
Página 5 de 11
8.Un tanque de 13 L que se usa para bucear se
llenó con aire a una presión de 1.15 atm que
volumen (en litros) ocupara el gas a una
presión de 750 torr Rta: 1.47x103 L.
9.Explica porque un tanque de helio y un
tanque
de
kripton
tienen
la
misma
presión,volumen y temperatura compara la
energía
cinética
,masa,
velocidad
de
movimiento y número de partículas en cada
tanque.
10.Con base en la teoría cinética molecular
explica porque la reducción del volumen de un
gas va acompañada de un incremento en la
presion a temperatura constante.
II.
II. LEY DE CHARLES
1.
En 1787 Jacques Charles demostró
que los gases se dilataban por igual al
aumentar la temperatura si su presiòn
se mantiene Constante.
V1/T1 = V2/T2
V1T2 = V2T2
Y se representa de forma gráfica así:
Complete el siguiente cuadro
V1
T1
39.5
24ºC
L
500ml 40.5
ºC
?
-10ºC
22.4
0 ªC
L
44.8
?
ml
V2
45.6 L
T2
?
?L
10ªC
75.4 L
?
30.5 ºC
400ºK
22.4 L
30ºC
2. un globo lleno de helio tenía un volumen
de 5 L a 27ºC. Cuál será su volumen a 93 ºC suponiendo que no hay cambio de
presión? Rta: 3L
3. Si una muestra de airre de 1.500 ml a
20ºC se calienta lo suficiente para
expandir su volumen a 1750 ml a
presión cte cuál es su temperatura? Y
en grados ºK Rta: 69ºC
4. Un globo en el interior de una habitación
a 27ºC, tiene un volumen de 2 L cuál
será su volumen en el exterior donde la
temperatura es -23 ºC Rta: 1.67 L.
5. Diez gramos de cloro se encuentran en
un recipiente de 22 L a 42ºC cuál es la
temperatura del gas cuando se pasa a
un recipiente de 35 L Rta: 501.1 ºK
6. Una muestra de gas a presión cte
ocupa 2 litros cuando se encuentra a
273ºK cual es su volumen a 0ºC Rta. 1L
7. Explica por qué un globo de caucho lleno
de aire a temperatura ambiente y que
luego se somete a enfriamiento se
puede emplear como modelo de esta
ley.
Página 6 de 11
III.
LEY DE GAY- LUSSAC.
Si el volumen permanece Constante
la presión de un gas es directamente
proporcional a la temperatura absoluta
.
P1/P2 = T1/T2
P1T2 = P2T1
IV. LEY COMBINADA.
Esta ley fuè establecida por GayLussac ,quien llegò a la conclusiòn que
las leyes anteriores se podian
combinar en una sola ley denominada
ley combinada de los gases, donde el
volumen de una muestra de gas es
inversamente proporcional
a su
presión y directamente proporcional a
la temperatura.
V2P2T1= V1P1T2
III. Resuelva los siguientes ejercicios
1.Si tenemos una muestra de gas ideal a 0º C a
qué temperatura será preciso calentarlo para
qué la presión final sea el doble de la inicial Rta:
546 ºK
2.Una bombilla de luz con una presión interna
de 720 torr a 20ªC es arrojada a un incinerador
que opera a 750ªC
que presión interna deberá soportar la bombilla
para no romperse Rta: 2.51x103 torr.
3. Un neumático de un automóvil tenía una
presión de 32 Lb/Pulg en un día de otoño
cuando la temperatura era de 22ºC. En el
invierno la temperatura descendió hasta -23ºC
cuál es la presión sino hubo cambio de
volumen. Rta: 39.6 Lb/Pulg.
4. Una Muestra de gas neón se encuentra a 800
torr y 25ºC cual es la nueva presión si la
temperatura aumentó a 45ºC Rta:853 atm
5. Un recipiente contiene CO2 a 24ºC y una
presión de 15 atm cuál es la presión interna del
gas si se aumenta la temperatura a 98ºC Rta:
18.73 atm.
6. Un cilindro contiene oxígeno a una
temperatura de 16ºC y 1 atm de presión ¿Cuál
será la presión final si la temperatura es de
45ºC?
IV.
1. Un cierto gas se encuentra ocupando un
volumen de 30.5 litros a 2 atm y 30 ºK. Si se
disminuye el volumen a 25 litros al tiempo que
se calienta a 400ºK ¿cuál será entonces la
presión del gas?. Rta: 3.2 atm
2. A cuántas atm deben someterse 10 L de H2
que están a 15ºC y 0.5 atm para que el
volumen disminuya a la mitad si la temperatura
es ahora de 30ºC Rta: 1.05 atm
3.Si un gas tiene un volumen de 800 ml a 10ºC
y 1 atm cuál será su presión a una temperatura
de 100ºC si el volumen aumenta hasta 850 ml
Rta: 1.24 atm
4.Qué volumen ocupará 150 ml de un gas a
23ºC y 710 torr a CN. Rta: 129 ml.
Página 7 de 11
5. Completa la siguiente tabla:
Condiciones
Condiciones finales
iniciales
Pres temp vol
pres
temp vol
580
45.6
?
49.2
tor
25ºC L
15ºC L
2,6 at
854 1800
?
20ºC ml
tor
OºC
V. VOLUMEN MOLAR
El físico italiano Amadeo Avogadro
estableció la relación entre el volumen
del gas y el número de moléculas y
moles estableciendo que el volumen
del gas es directamente proporcional
al número de moles
Y determinó que 1 mol de cualquier
gas ocupa un volumen de 22.4 litros
a condiciones normales.
V.
1. Determine el volumen de un gas que ocupa
40 gramos CO2 en condiciones normales y a
cuántas moléculas equivalen estos gramos?
Rta: 20.38L y 5.47x1023 moléculas
2. Qué volumen ocupan 2.4 moles de H2 a
condiciones normales Rta: 53.76 L.
3. El volumen de cierta cantidad de Cl2 es de
15.6 L a 30ªC y 6.5 atm determine: a. Moles del
gas b. gramos de Cl2
c. moléculas de cloro
d. volumen del gas a condiciones normales.
4. Calcular el volumen de 5,5 gr de oxido nitroso
a condiciones normales Rta: 2.8 L
5. Calcular el peso de 2 litros de amoniaco a
condiciones normales Rta:1.52 gr
VI.
VI. ECUACION DE ESTADO
1. Calcular el volumen que ocupará un mol de
En ella se resumen las anteriores NH3 a condiciones normales si la densidad es
leyes
0.76g/l. Rta. 22.4L
2. Si 400ml de un gas pesan 0.536gr en
El volumen (V) de un gas es funcion condiciones normales cual es su PM. Rta: 30
de su presión(P),de su temperatura g/mol
absoluta (T) a que esta sometido, y del 3. Cuál es el volumen que ocupa 1 mol de
numero de moles (n) que lo forman. nitrógeno gaseoso a 25ºC y una presión de 1
Existiendo una relación matemática atm Rta: 24.5 L
entre estas propiedades:
4. Qué volumen ocuparán 10 gr de oxígeno a
una temperatura de 22ºC y una presión de 740
torr Rta:7.77 L
V = Función (P,T, n)
5. Calcular el número de gramos de SH2
gaseoso puro contenido en una botella cilíndrica
de 30 litros a 20ºC y una presión de 1.5 atm
La variacion de una propiedad en Rta: 63.87 gr
relación con las otras constituye las 6. La masa molecular de un gas es de 44.7
leyes de los gases.
g/mol a 30ºC y 760 torr cuál será la densidad
del gas? Rta: 33.8 g/mol
7. Calcule la densidad del oxígeno a 500ºC y
2.3 atm Rta:1.16 gr/ml
8. Calcular el número de moles de un gas ideal
Página 8 de 11
que ocupa un volumen de 750 ml cuando se
miden a 22ºC y 680 torr Rta: 0.27mol.
9. A qué temperatura debe calentarse 0.03
moles de un gas en un recipiente de 30 litros
para mantener una presión de 148 mm Hg
Rta:243.3ºK
10. Calcula el número de moles de un gas que
ocupa un volumen de 3 litros a una temperatura
de 35 ºC y 2.5 atm de presión Rta: 0.29 moles
PV= RTn
Donde:
P= presión = 1 atm
V= volumen= 22.4 L
R=Cte.=0.082 atm/lit/ºK/mol
T= temperatura = 273ºK
n= moles = 1 mol a condiciones
normales
APRENDE DE LA RETROALIMENTACIÓN
Resuelve los siguientes ejercicios
a.. Cuál es el peso necesario de carbonato de calcio para que por descomposición
produzca 16 litros de dióxido de carbono a CN Rta:71 gr
b. Si la presión de vapor del agua a 25ªC es de 23.8 mm Hg cuantas moléculas de
agua hay por cm3 si su comportamiento es ideal Rta: 7.71x 1017 molec/cm3.
c. Cuántos gr de Zn se deben disolver en acido sulfúrico para poder obtener 1 litro de
hidrógeno a 20ªC y 770 mm Hg Rta: 2.76 gr
d. Qué volumen de O2 a 18ªC y 750 mm Hg puede obtenerse de 50 gr de KClO3 Rta:
14.8 L
e. Qué volumen de hidrógeno se combinaría con 10 litros de cloro para formar cloruro de
hidrógeno y b. Qué volumen de HCl se formara? Rta : a. 10 L y b.20L.
f. Qué presión en atmósferas ejercerán 26 gr de He contenidos en un recipiente de
acero de 3,24 L a 200ºC Rta: 78 atm.
g. El etanol se obtiene a partir de azúcares según la siguiente ecuación
C6H12O6
C2H5OH + CO2
Qué volumen de CO2 se produce a una temperatura de 20ªC y presión de 1 atm por
fermentación de 500gr de glucosa Rta
h. Según la siguiente ecuación
Mg + HCl
MgCl2
+
H2
Si 2.15 gr de Mg reaccionan por completo qué volumen de hidrógeno se producen a CN y
cuál será el volumen si el gas se halla a 735 torr y una temperatura de 25ªC Rta: 1.98 L
y 2.24L
i. Un gas tiene una densidad de 0. 78 gr/l a 17ºC y 680 mmHg cual es el PM del gas
J. Cuántos gramos de Sn se obtendrán si se reduce un exceso de SnO con 1500cm3 de
H2 medidos a 300ºC y 740 mmHg según la siguiente ecuación Rta: 3.70 gr
SnO + H2
Sn + H2O
k. Un volumen de 1.32 L de un gas medido a 19ºC y 0.97 atm tiene una masa de 2.55 gr
calcular la masa molecular del gas Rta: 47.64 gr.
Página 9 de 11
APRENDE PROYECTÁNDOTE
TRABAJO INDIVIDUAL
Realice un mapa conceptual donde expliques paso a paso el proceso de licuacion del aire
y cuales son las aplicaciónes de los gases que más se extraen da mínimo cinco.
TRABAJO EN GRUPO
En grupos máximo de tres alumnos consulta la ley de Dalton de las presiones parciales, la
ley de graham de difusion de gases y la diferencia entre gases reales e ideales.realiza
para cada ley siete problemas de aplicación.
8. APRENDE EVALUÁNDOTE
9. Bibliografía
* Gutiérrez, Lilia y Otros. Química 1. Educar Editores.
* Guzmán, Yolanda y Otros. Química general. Editorial Santillana.
* Castelblanco, Yaneth B. Química I. Editorial Norma.
* Restrepo, Fabio. Hola Química Tomo I. Editorial Susaeta.
Página 10 de 11
* Manco, Félix Química 10 Ed. Migema
http://www.clipartpanda.com/clipart_images/science-clip-art-girl-7407922
Elaboró:
Nombre: Yolanda Bernal M
Cargo: Docente
Revisó:
Nombre: Bibiana Castro
Cargo: Coordinador de Área
Aprobó:
Nombre: Diego Contreras
Cargo: Coordinador Académico C IV
Firma:
Firma:
Firma:
Fecha: 16 de julio 2015
Fecha:
Fecha :
Página 11 de 11