UPCH DPTO DE CIENCIAS EXACTAS SECCION QUIMICAFISICOQUIMICA I Taller 1 GASES y PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA 1. Al hacer burbujear 10.5 litros de nitrógeno medidos a 30 oC y 700 mm Hg, a traves de un saturador, que contiene Bromobenceno (C6H5Br), el peso del saturador y su contenido decrece en 0.8560 gramos. Calcular la presión de vapor de Bromobenceno a 30 oC. 2. Para que un globo lleno de gas ascienda en el aire, la densidad del gas del globo debe ser inferior a la del aire. a) Considere que el aire tiene una masa molar de 29 g/mol y calcule la densidad del aire a 25ºC y 1 atm en g/L. b) Demuestre mediante cálculos que un globo lleno de CH 4 a 25ºC y 1 atm, puede elevarse en el aire a 25ºC. 3. Cuando se calienta 3.57 g de una mezcla de KCl y KClO 3 se descompone obteniéndose 119 ml de O2 medidos a 22.4 ºC y 738 mmHg. ¿ Cuál es el tanto por ciento en masa de KClO 3 en la muestra. 2 KClO3 --- 2 KCl(s) + 3 O2(g) 4. ¿ Cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas si se comparan 4g de H 2(g) y 2 mol de He(g) en condiciones estándar ? Los dos gases tienen igual: a) Energía cinética b) velocidad cuadrática c) Volumen 5. Los puntos de ebullición normales del Ne y del C3H8 son – 153ºC y – 15ºC respectivamente. A 25ºC y 1 atm ¿ El volumen molar de que gas es de esperar que sea el más cercano al de un gas ideal ? 6. A - 10ºC y bajo una presión de 150 atm, el factor de compresibilidad del Cl 2 es 0.907. Calcular el peso de Cl2 necesario para llenar un cilindro de gas de 100 litros de capacidad. 7. Este gráfico corresponde al factor de compresibilidad del N2 versus presión. a) ¿ Cuál será la temperatura de Boyle ? b) ¿ A qué condiciones de presión y temperatura será más fácil comprimir ? 8. Usando la ecuación de Van der Waals calcular la presión producida por 20 g de CO 2 contenidos en un volumen de 5 litros a - 40ºC. Datos: a = 3.59 atm. L2. Mol –2 , b = 0.0322 L. Mol –1 . e) La diferencia entre la capacidad calorífica molar a presión constante y la capacidad calorífica molar a volumen constante es el valor de R. calcule a) El trabajo realizado en Joules en contra de una presión de 1 atm a 25 ºC. Las fuerzas de atracción entre las moléculas gaseosas no son despreciables en un gas real. c) La combustión de alcohol etílico (C2H5OH). Un gas que se comporta como gas ideal no puede comportarse como real.4 1 A 2 4 Presion (atm) C B 2 . ∆ H y ∆ E. Para un gas real el Volumen de las moléculas es despreciable.Considere la siguiente reacción: H2(g) + Cl2(g) ---- 2 HCl(g) ∆H = . Establecer si para las reacciones siguientes ∆H será muy distinto de ∆E supóngase para todos los casos que los reactivos y productos se encuentran en condiciones estándar. ¿ Qué enunciados son correctos a las capacidades caloríficas molar ? a) El helio tiene una capacidad calorífica a volumen constante 3 cal /mol grado. c) Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de sustancia en un grado centígrado. b) Sabiendo que el proceso A es isotérmico. calcular la temperatura final del gas. calcule los valores de W . el B es isobárico y el C es isocorico. 3 44. 2 y 3. 10. Si la misma cantidad de trabajo se hubiera hecho durante una expansión adiabática por un gas diatómico.66.4. haciendo un determinado trabajo máximo. Un mol de un gas monoatómico experimenta los siguientes pasos reversibles mostrados en la figura.9. d) Una mezcla de 30 % de He con 70 % de Ne tendrá un γ próximo a 1.62 KJ Si 5 moles de H 2(g) reaccionan con 5 moles de Cl 2 para formar HCl. Un mol de un gas ideal monoatómico se guarda bajo una presión constante de 2 atm. b) ¿ Cuál es el ∆E para esta reacción? 13.Un gas diatomico se expande isotérmica y reversiblemente a 27ºC de 10 a 1 atm. El N2 puede pasar de un comportamiento ideal a real. b) Los gases poli atómicos tienen un valor de γ menor a 1. la temperatura cambia de 100 ºC a 25 ºC. b) La oxidación de PbS(s) con el O2 (g) a PbO(s) y SO2(g) . Calcule los valores de W .8 (PV)L.184. a) Calcule los valores de los volúmenes y temperaturas absolutas en los puntos 1. a) la reacción de combustión de sacarosa (C12H22O11). 11. aumentando la presión en el recipiente que lo contiene a presiones mayores a 100 atm. 12. 14.atm 22. ¿ Qué enunciados son falsos respecto a los gases ? a) b) c) d) e) Sólo los gases nobles se comportan como gases ideales. ∆ H y ∆ E 15. 310 Kcal ½ H2(g) + ½ Cl2(g) → 2 HCl(g) ∆H = . calcular el calor molar de formación del AgCl (s) a 25ºC.K para el monoxido de carbono. Calcular el trabajo hecho por el proceso de expansión adiabática de 8 gramos de nitrógeno a 27 ºC y 10 atm hasta la presión final de 1 atm.060 Kcal a partir de estos datos hallar el calor de reacción a volumen constante y a 25ºC para el proceso 2 NaCl(s) + H2SO4(L) → Na2SO4(s) + 2 HCl(g) 20.C5H12(L) + 5 H2O(L) 23.330. a) C2H6(g) + Cl2(g) → C2H5Cl(g) + HCl(g) b) CH3 CH2 OH(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g) 22. 11. Se quema a presión constante con un exceso de oxígeno una muestra de 385 litros de este gas medidos a 22. 5 CO(g) + 11 H2(g) --------.22. Los calores de combustión de los gases son . . Utilice los datos de la tabla y este dato ∆H = . Calcule la energía de enlace O – H a 25ºC.320 Kcal 21. Los calores de las reacciones siguientes a 25ºC son: Na(s) + ½ Cl2(g) → NaCl(s) ∆H H2() + S(s) + 2 O2(g) → H2SO4 (L) ∆H 2 Na(s) + S(s) + 2 O2(g) → Na2SO4(s) ∆H ½ H2(g) + ½ Cl2(g) → HCl(g) ∆H = .8 % de C3H8. ¿ Cuánto calor expresado en Kjoules se libera en la combustión ? 19. Calcule el ∆H a 900 K de la reacción: ½ H2 (g) + ½ Cl2(g) ---------.890 KJ/mol de CH4 .57. para calcular el ∆Hº para la síntesis de un mol de C5H12(L) a partir de CO(g) y H2(g).98. para la reacción: CH3-CHO (g) ------------.6 ºC y 739 mm Hg. 17.910 Kcal = . Ag2O(s) + 2 HCl(g) → 2 AgCl(s) + H2O(L) ∆H = .6 cal/mol.060 Kcal H2(g) + ½ O2(g) → H2O(L) ∆H = .3509 KJ para la combustión de completa de un mol de pentano C5H12(L) .500 Kcal = .. ¿ Qué valor tienen ∆ E y ∆ H en este proceso ? .HCl(g) Sabiendo que a 25ºC la entalpía de formación del HCl(g) es de – 22.00081 T cal/mol.7 KJ/mol de C2H6 y .H2O (g) ∆H = .2 H(g) ∆H = 104 Kcal O2(g) ---------.230 Kcal = .CH4(g) + CO(g) Considerando los valores promedio de Cp como 12.06 Kcal/mol.K H2(g) Cp = 6.9 cal/mol.2 % de C2H6 y 5. 8. Calcular el calor de reacción a partir de los valores de energía de enlace promedio.K para el acetaldehido.193.00084 T cal/mol.22.4 cal/mol.68.1559.70 + 0.K .610 Kcal 2 Ag(s) + ½ O2(g) → Ag2O(s) ∆H = .7.80 Kcal H2(g) ---------. A partir de las ecuaciones y los calores de reacción siguientes. Diez gramos de N2 a 17 ºC se comprimen adiabática y reversiblemente desde 8 hasta 5 litros.K para el metano y 7. Datos: HCl(g) Cp = 6. 25. Un gas natural tiene una composición expresada en porcentaje en moles de 83 % de CH 4. Estime la temperatura a la cual ∆H = 0 .2219 KJ/ mol C2H6 . 18.62 + 0.16.2 O(g) ∆H = 118 Kcal 24. a partir de los siguientes datos: H2(g) + ½ O2(g) ---------. Calcule la temperatura final y el trabajo realizado sobre el gas.77. K .70 + 0.00530 T cal/mol.Cl2(g) Cp = 7.