Ejercicios Resueltos de Gases

Programa de Acceso Inclusivo, Equidad y PermanenciaPAIEP U. de Santiago Química Ejercicios resueltos de gases EJERCICIO 1. El volumen de cierta masa de gas es de 10 L a 4,0 atm de presión. ¿Cuál es su volumen si la presión disminuye a 2,0 atm a temperatura constante? RECUERDA QUE: la Ley de Boyle establece que a temperatura y cantidad de materia constante de gas, el volumen es inversamente proporcional a su presión Se pide calcular el volumen de una masa de gas cuando la presión disminuye, manteniéndose constante la temperatura y la masa del gas. ?? ∙ ?? = ?? ∙ ?? Datos: V1 = 10 L P1 = 4,0 atm. P2 = 2,0 atm. 4,0 atm ∙ 10 L = 2,0 atm ∙ V2 V2 = 4 atm ∙ 10 L 2 atm V2 = 20 L EJERCICIO 2. Se tiene un gas a 10°C en un cilindro con émbolo móvil. Suponiendo que la presión permanece constante, ¿cuál será la temperatura a la que el volumen aumentará al doble? RECUERDA QUE: la Ley de Charles establece que para una masa fija de gas, a presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura. En este problema, se pide determinar la temperatura a la cual un determinado gas aumenta su volumen al doble del inicial, eso significa que V2 es igual a dos veces (doble) el volumen inicial, considerando que la presión y la masa del gas permanecen constantes, se debe aplicar la ley de Charles. ?? ?? = ?? ?? Puede ser cualquier unidad de presión pero ambas en las mismas unidades. El volumen de un gas a 35°C y 1 atm. Datos: V1 = 200L T1 = 35°C + 273 K = 308K P1 = 1 atm = 760mmHg V2 = x T1 = 65°C + 273 K = 338K P2 = 750mmHg Utilizando la ley General de los gases ??∙ ?? ??∙ ?? = ?? ?? 760mmHg ∙ 200L 750mmHg ∙ V2 = 308 K 338K V2 = 760mmHg ∙ 200L ∙ 338K 308K ∙ 750mmHg V2 = 222 L . primero se deben convertir las temperaturas a Kelvin y las presiones dejarlas en las mismas unidades. para esto. de Santiago Química Datos: V1 = V1 T1 = 10°C + 273 K = 283K V2 = 2 V1 V1 2 V1 = 283 K T2 T2 = 283 K ∙ 2 V1 V1 T2 = 566 K °? = ? − 273? °? = 566? − 273? °? = 293°? EJERCICIO 3. de presión es de 200 L ¿Qué volumen ocupará el gas a 65°C y a una presión de 750 mmHg? Se pide calcular el volumen que ocupará un gas cuando su presión y temperatura cambia de las condiciones iniciales.Programa de Acceso Inclusivo. Equidad y Permanencia PAIEP U. ?∙?=?∙?∙? Reemplazando 1.0L T1 = 303K P1 = 1.0 L contiene 7. Determina la masa molar del gas.80 atm . ???? ?= ?? ?? = MM = ???? ? 7. Datos: P1 = 737 mmHg V1 = 20.2atm ∙ 4.082 atm L/mol K ∙ 303K n = 0.3 g/mol EJERCICIO 5. Un recipiente de 4. Equidad y Permanencia PAIEP U. a través de la ecuación de los gases ideales.082 (atm L/mol K) ∙ 303K n= 1.0L 0. se obtiene la masa molar del gas. de Santiago Química EJERCICIO 4.80 atm.5L V2 = x P2 = 1. es necesario saber la cantidad de moles.19 moles Usando la fórmula de moles.Programa de Acceso Inclusivo.2atm ∙ 4.5 L.193 moles MM = 36. reemplazando la masa del gas y los moles anteriormente calculado.2 atm m gas= 7. Una cantidad fija de un gas a temperatura constante ejerce una presión de 737 mm Hg y ocupa un volumen de 20.0L = n ∙ 0. Calcule el volumen que el gas ocupará si se aumenta la presión a 1.2 atm de presión y 303 K de temperatura. Datos: V1 = 4.0 gramos de un gas a 1.0 gramos Para poder determinar la masa molar del gas.0 gr 0. En este caso en particular puedes convertir las unidades de presiones a atm o a mmHg.5 L 1368 mmHg V2 = 11.Programa de Acceso Inclusivo. y convertir la temperatura a grados Kelvin. Convertiremos las atmosferas a mm de Hg. Dos gramos de un gas ocupan 1.0 atm de presión. Equidad y Permanencia PAIEP U.5 L = 1368 mmHg ∙ V2 V2 = 737mmHg ∙ 20.8 atm x x = 1368 mmHg ?? ∙ ?? = ?? ∙ ?? Reemplazando: 737mmHg ∙ 20. ?? ?? = ?? ?? Reemplazando: 1. ¿Cuál será el volumen si el gas se calienta a 35 ºC a presión constante? Datos: Masa= 2 gr V1 = 1.0 L EJERCICIO 6.56 L T=25°C + 273 =298 P1 = 1 atm V2 = x T2 = 35°C + 273 = 308 Para poder determinar el volumen del gas se necesita ocupar la fórmula de la Ley de Charles. 1 atm 760 mmHg = 1.56 L a 25 ºC y 1. de Santiago Química Se debe convertir las unidades de las presiones a la misma unidad y luego reemplazar en la fórmula de la ley de Boyle (relaciona volumen con presión).56 L V2 = 298 K 308 K . Un tanque de acero contiene dióxido de carbono (CO2) a 27 ºC y una presión de 9120 mm de Hg.56L 298 K V2 = 1. de Santiago Química V2 = 308 K ∙ 1. Datos: T1= 27°C + 273 = 300K P1 = 9120 mmHg T2 = 100°C + 273 = 373K P2 = x De acuerdo a la ley de Gay-Lussac se tiene: ?? ?? = ?? ?? 9120 mmHg P2 = 300K 373K . Datos: V1 = 200 mL T1= 100°C + 273 =373 V2 = x T2 = 0°C + 273 = 273 Usando la fórmula que representa la Ley de Charles. Halle su volumen a 0 ºC si la presión es constante. Determinar la presión del gas (en atm) cuando se calienta a 100 ºC.Programa de Acceso Inclusivo. reemplazando ?? ?? = ?? ?? 200 mL ∙ 273 K = V2 373 K V2 = 200 mL ∙ 273 K 373 K V2 = 146 mL EJERCICIO 8. Una masa de Neón ocupa 200 mL a 100 ºC. Equidad y Permanencia PAIEP U.61 L EJERCICIO 7. ¿Hasta qué temperatura se puede calentar el tanque? Datos: T1= 5°C + 273 = 278K P1 = 5 atm T2 = x P2 = 10 atm ?? ?? = ?? ?? 5 atm 10 K = 278 K T2 T2 = 278 K ∙ 10 atm 5 atm T2 = 556 K EJERCICIO 9.2 mmHg P2 = 14. ¿Cuántos moles contiene un gas en CNPT si ocupa un volumen de 336 L? Datos: CNPT: T°= 0°C y P = 1 atm T1= 0°C + 273 = 273K P1 = 1 atm ?∙?=?∙?∙? . Equidad y Permanencia PAIEP U. Un tanque de almacenamiento contiene un gas a 5 ºC y 5 atm. Una válvula de seguridad del tanque explota cuando la presión supera el doble de la presión inicial.2 mmHg Transformando a unidades de atmósferas (atm): 1 atm 760 mmHg = x atm 11339.Programa de Acceso Inclusivo.9 atm EJERCICIO 8. de Santiago Química P2 = 9120mmHg ∙ 373K 300 K P2 = 11339. el volumen en L y la temperatura en grados K.4 cm3 = 65.54 ∙ 10−2 L . Equidad y Permanencia PAIEP U.6 atm Convirtiendo el volumen: 1L x = 1000 cm3 65. de Santiago Química ?= ?∙? ?∙? RECUERDA QUE: al usar la ecuación de los gases ideales. la presión debe estar en unidades de atm.4 cm3 bajo una presión de 9576 mm de Hg y una temperatura de 39 ºC? Datos: n = x moles V= 65.4 mL P = 9576 mmHg T = 39 °C + 273 = 312 K Convirtiendo la presión: 1 atm x = 760 mmHg 9576 mmHg ? = 1 atm ∙ 9576 mmHg 760 mmHg x = 12.. Reemplazando: 1 atm ∙ 336L L ∙ atm 0. ¿Cuántos moles de un gas ideal contiene una muestra que ocupa un volumen de 65.Programa de Acceso Inclusivo.082 ∙ 273K K ∙ mol n= n = 15 moles EJERCICIO 9. Estas unidades se debe a las de la constante de los gases.4 cm3 ∙ 1L x= 1000 cm3 x = 6.4 cm3 65. Programa de Acceso Inclusivo.947 atm .082 ∙ 312 K mol ∙ K n = 3.22 ∙ 10−2 moles EJERCICIO 10.54 ∙ 10−2 L atm ∙ L 0. ¿Qué volumen ocupan 150 g de CO2 a 100 ºC y 720 mm de Hg de presión? Datos: m=150 gr V= x P = 720mmHg T = 100 °C + 273 = 373 K Masa atómica C = 12 g.6 atm ∙ 6. Masa atómica O = 16 g. Para poder usar la fórmula de los gases ideales es necesario convertir la masa de CO2 en moles de CO2 usando: ???? ?= ?? n= 150 gr 44 gr/mol n = 3.41 mol Y la presión debe convertirse en atmosfera: 1 atm x = 760 mmHg 720 mmHg ? = 1 atm ∙ 720 mmHg 760 mmHg x = 0. Equidad y Permanencia PAIEP U. de Santiago Química Ahora reemplazando en la fórmula de la ley de gases ideales ?∙?=?∙?∙? ?= n= ?∙? ?∙? 12. 41 mol ∙ 0.0 g/mol masa = 1. Calcule la masa de 2 L de gas amoníaco (NH3) en CNPT.089 moles Para calcular la masa del gas.082 V = 110 L EJERCICIO 11. Datos: CNPT: T°= 0°C y P = 1 atm T1= 0°C + 273 = 273K P1 = 1 atm V= 2 L m= x ?∙?=?∙?∙? ?= Reemplazando: n= ?∙? ?∙? 1 atm ∙ 2 L atm L 0.947 atm 3.082 ∙ 273 K mol K n = 0.Programa de Acceso Inclusivo. de Santiago Química Reemplazando: ?∙?=?∙?∙? ?= V= ?∙?∙? ? atm ∙ L ∙ 373 K mol ∙ K 0. Equidad y Permanencia PAIEP U.51g .089 mol ∙ 17. ?= ???? ?? ???? = ? ∙ ?? masa = 0. Programa de Acceso Inclusivo.00 g de propano (C3H8) como propelente.88 mol ∙ 4.0 g (C3H8) P = x atm T = 28 °C + 273 = 301 K MM= 44 g/mol .325L m= 3.00 L estalla si la presión interna es mayor de 50.082 ∙ 292 K mol K n = 20. Cierto recipiente de 10. ¿Cuál es la masa más grande de Helio que se puede introducir en el recipiente a 19 ºC? Datos: V= 10.0 atm m= x T = 19 °C + 273 = 292 K Utilizando la fórmula de las gases ideales. ?∙?=?∙?∙? ?= Reemplazando: n= ?∙? ?∙? 50.88 moles Para calcular la masa del gas. se calculan los moles del gas que estarían en esas condiciones. Equidad y Permanencia PAIEP U.56 g EJERCICIO 13.002 g/mol masa = 83. ¿Cuál es la presión en atm del gas en la lata a 28 ºC? Datos: V= 325 ml = 0. de Santiago Química EJERCICIO 12. y luego se convierten los moles en masa usando el peso atómico del He.00 atm ∙ 10. ?= ???? ?? ???? = ? ∙ ?? masa = 20. Una lata para rociar un aerosol cuyo volumen es de 325 mL contiene 3.00 L P = 50.00 L atm L 0.0 atm. ¿Cuál será la masa de oxígeno contenida en un cilindro de 10 L a 10 atm y a 27 ºC? Datos: V= 10 L m= x g O2 P = 10 atm T = 27 °C + 273 = 300 K MM O2= 32 g/mol Utilizando la fórmula de los gases ideales. ?∙?=?∙?∙? ?= Reemplazando: n= ?∙? ?∙? 10 atm ∙ 10 L atm L 0.068 mol ∙ 0.16 atm EJERCICIO 14. se calculan los moles del gas O2 que estarían en esas condiciones. para luego reemplazar en la fórmula de la ley de gases ideales para así determinar la presión del gas.325 L 0.0 g 44 g/mol n = 0. ?= n= ???? ?? 3. de Santiago Química Se debe calcular el número de moles que corresponde a la masa de propano que se tiene.082 P = 5.068 mol C3 H8 Reemplazando: ?∙?=?∙?∙? ?= P= ?∙?∙? ? atm L ∙ 301 K mol K 0.082 ∙ 300 K mol K .Programa de Acceso Inclusivo. Equidad y Permanencia PAIEP U. y luego se convierten los moles en masa usando la masa molar del O2. 25 mol de He Reemplazando: ?∙?=?∙?∙? ?= P= ?∙?∙? ? atm L ∙ 473 K mol K 3.07 moles Para calcular la masa del gas O2.002 g/mol n = 3.0 L P = x atm T = 200 °C + 273 = 473 K Masa atómica= 4.0 L 3.002 g.25 mol ∙ 0.1 mol ∙ 32.0 g/mol masa = 131 g EJERCICIO 15. de Santiago Química n = 4. Equidad y Permanencia PAIEP U.0 g 4.Programa de Acceso Inclusivo. ?= n= ???? ?? 13.0 L a 200 ºC? Datos: m= 13. para luego reemplazar en la fórmula de la ley de gases ideales para así determinar la presión del gas.082 P = 42 atm . ¿Qué presión ejercen 13 g de He en una botella de 3. Se debe calcular el número de moles que corresponde a la masa de Helio que se tiene.0 g He V= 3. ?= ???? ?? ???? = ? ∙ ?? masa = 4. 1 mol de gas → 6. El ozono presente en la estratosfera absorbe buena parte de la radiación solar dañina. de Santiago Química EJERCICIO 16.082 V = 22.500 mol de gas ?∙?=?∙?∙? ?= V= ?∙?∙? ? atm L ∙ 273 K mol K 0. ¿Cuántas moléculas de ozono hay en 1 L de aire a 250K y 0.Programa de Acceso Inclusivo. Datos: N° moléculas = 3.01. Equidad y Permanencia PAIEP U. ¿Qué volumen ocupan 3.0 L P = 0.500 mol ∙ 0.02 ∙ 1023 moléculas de gas x mol de gas → 3.1023 moléculas de un gas a 380 mm de Hg y a 0 ºC?.1023 moléculas V= x P = 380 mmHg T = 0 °C + 273 = 273 K Para convertir la presión en unidades de atm se tiene: 1 atm → 760 mmHg x atm → 380 mmHg x = 0.500 atm Usando el número de Avogadro se determina el número de moles correspondientes a la cantidad de moléculas que se disponen.76 mmHg T = 250 K .4 L EJERCICIO 17.76 mm de Hg? Datos: n° moléculas O3 = x V= 1.01.500 atm 0.01 ∙ 1023 moléculas de gas x = 0. luego se reemplaza en la fórmula de la ley de los gases ideales y se obtiene el volumen que ocupa esa cantidad de moléculas. 0 L atm L 0.082 ∙ 250 K mol K n = 5.02 ∙ 1023 moléculas de gas 5.79 atm Utilizando la fórmula de los gases ideales. ?∙?=?∙?∙? ?= Reemplazando: n= ?∙? ?∙? 0.94 ∙ 1019 moléculas de gas EJERCICIO 18.00 ∙ 10−5 mol de gas → x moléculas de gas ? = 2.001 atm ∙ 1. y luego utilizando el número de Avogadro se determina la cantidad de átomos de H presentes.Programa de Acceso Inclusivo. se calculan los moles del gas H que estarían en esas condiciones. Equidad y Permanencia PAIEP U. ¿Cuantos átomos de hidrógeno hay en 5 L medidos a 30 ºC y 600 mm de Hg? Datos: n° átomos H = x V= 5 L P = 600 mmHg T = 30°C + 273 = 303 K Para convertir la presión en unidades de atm se tiene: 1 atm → 760 mmHg x atm → 600 mmHg x = 0. ?∙?=?∙?∙? .001 atm Utilizando la fórmula de los gases ideales. de Santiago Química Para convertir la presión en unidades de atm se tiene: 1 atm → 760 mmHg x atm → 0. se calculan los moles del gas O3 que estarían en esas condiciones. y luego utilizando el número de Avogadro se determina la cantidad de moléculas de O3 presentes.00 ∙ 10−5 moles 1 mol de gas → 6.76 mmHg x = 0. Lemay. G. H. (7a. Química. C.6 ∙ 1022 moléculas de gas × 2 = 1. Facultad de Química y Biología.16 moles H2 1 mol de H2 → 6.A.082 ∙ 303 K mol K n = [email protected]. (11ª.. College. ya que cada molécula de hidrógeno tiene dos moles de átomos de H (H2). Schifferli.79 atm ∙ 5.Programa de Acceso Inclusivo. Martínez. Melo. R. Soto. ed). (7ª. Si encuentra algún error favor comunicarse acoordinaciontutores.6 ∙ 1022 moléculas de gas RECUERDA QUE: Para determinar el número de átomos se debe multiplicar el número de moléculas por dos. L. de Santiago Química ?= Reemplazando: n= ?∙? ?∙? 0. (2002). Balocchi. ed. (2002). M. México: Mc Graw-Hill Interamericana Editores S. Boyssières. Chile: Universidad de Santiago de Chile. Bursten.9 ∙ 1023 á????? ?? ? Responsables académicos Corregida por comité Editorial PAIEP.02 ∙ 1023 moléculas de gas 0. E. M. . Equidad y Permanencia PAIEP U. Brown... Ribot. T. R. W...0 L atm L 0. 9. Curso de Química General...ed). Química. E. B. Pearson Educación. H. Rodríguez.cl Referencias y fuentes utilizadas Chang..16 mol de gas → x moléculas de gas ? = 9.). La Ciencia Central.