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Serie Shaum - química general Sexta edición Agosto 1988

CAPITULO 5 MEDICIÓN DE GASES Volúmenes gaseosos, presión, presión atmoférica estándar. Condiciones estándar. Leyes de los gases. Leyb de Charles. Ley dede Gay Lussac. Ley general de los gases. Densidad de un gas ideal. Ley de Dalton de la las presiones parciales. Recolección de gases sobre un liquído. Derivaciones del comportamiento ideal.

28 problemas propuestos Resueltos por el ING. Gustavo Calderón Valle Catedrático titular de química general e inorgánica 1990 Universidad Mayor de San Andres.

SERIE

SCHAUM QUÍMICA GENERAL SEXTA EDICIÓN AGOSTO DE 1988 JEROME L. ROSENBERG

CAPITULO 6 TEORIA CINÉTICA Y PESOS MOLECULARES DE LOS GASES Hipótesis de Abogador. Volumen molar. Ley de los gases ideales. Relaciones entre el volumen de gases a partir de ecuaciones. Suposiciones básicas de la teória cinética de los gases. Predicciones de la teória cinética.

42 problemas propuestos Resueltos con detalle por el Ing. Gustavo Calderón Valle catedrático titular de química general e inorgánica 1990 Universidad Mayor de San Andres

5.18 Exprésese la atmósfera estándar en a) bars, b) libras fuerza por pulgada cuadrada. 1 atmósfera = 1 atm = 760 mmHg = 1,013 bars 1 atmósfera = 1 atm = 14,7 PS I = 14,7 lbs/pulg2 5.19 La presión de vapor de agua a 25 ºC es 23.8 Torr. Expresarla en a) atmósferas, b) Kilopascals.

Pv = 23,8 Torr x 1 atm = 0,0313 atmósferas 760 Torr

23,8 Torr x 1 atm x 101,325 Kpa = 3,173 Kilopascals 760 Torr1 atm 5.20 Se ha encontrado que el alcanfor sufre una modificacióncristalina a una temperatura de 140 ºC y una presión de 3.09 x 10 N/m . ¿Cuál es la presión de transición en atmósferas? P = 3,09 x 109 N/m2 x 1 atmósfera = 3,0495 x 104 atmósferas 101325 N/m2 5.21 Un abrasivo, el borazón, se prepara calentando nitruro de boro ordinario a 3000 ºF y un millón de libras por pulgada cuadrada. Exprésese las condiciones experimentales en ºC y atm. Transformando ºF a ºC ºF - 32 = 9 ºC 5 (3000 – 32 ) x 5 = ºC 9 de donde ºC = 1648,888 La presión en atmósferas: 106 lbs x 1 atmósfera = 6,8037 x 104 atmósferas pulg2 14,7 lbs pulg2 5.22 Con uno de los satélites que se enviarón a mercurio en 1974, se observó que la presión atmosférica del planeta era de 2 x 10-9 mbar. ¿ Cuál es la fracción de esta en comparación con la presión atmosférica terrestre? P = 2 x 10-9 mbar = 2 x 10-12 bars En vista de que 1 bar = 1000 mbar Por lo tanto efectuando el calculo mediante factores de conversión: 2 x 10-9 mbar x 1 bar = 2 x 10-12 bars 1000 mbar Comparando las presiones: 2 x 10-12 bars = 2 x 10-12 1 bars (al tanto por uno)

5.23 Una masa de oxígeno ocupa 40,0 pie cubo a 758 torr. Calcúlese el volumen a 635 torr, manteniendo la temperatura constante. T = constante = Se utiliza la ley de Boyle: P1 V1 = P2 V2 ; V2 =P1 V1 = 758 torr x 40 pie3

P2 635 torrV2 = 47,74 pie3 5.24 Diez litros de hidrógeno a 1 atm de presión estan contenidos en un cilindro que tiene un pistón móvil. El pistón se mueve hasta que la misma masa de gas ocupa 2 litros a la misma temperatura. Encuéntrese la presión en el cilindro. Temperatura constante : ley de Boyle. P1 V1 = P2 V2 P2 = P1 V1 = 1 atm x 10 L = 5 atmósferas V2 2 L P2 = 5 atm 5.25 Una masa dada de cloro ocupa 38 cc a ºC . Calcúlese su volumen a 45 ºC, manteniendo constante la presión. V1 = 38 cc = 0,038 litros Pconstante = Use la ley de Charles T1 = 20 ºC = 293 ºK V1 = V2 T2 = 45 ºC = 318 º K T1 T2 V2 = ? V2 = V1 T2 = 0,038 L x 318 ºK 293 º K V2 = 0,04124 L = 41,24 cc 5.26 Cierta cantidad de hidrógeno está encerrada en una camara de platino a volumen constante. Cuando la cámara se sumerge en un baño de hielo fundido, la presión del gas es 1000 Torr. a) ¿Cuál es la temperatura Celsius cuando el manómetro de presión indica una presión absoluta de 100 Torr.? b) ¿Qué presión se tendrá cuando se eleve la temperatura de la cámara hasta 100 ºC ¿ Si el volumen permanece constante, entonces utilice la ley de Gay Lussac: a) P1 = P2 T2 = P2 X T1 = 100 Torr x 273 º K T1 T2 P1 100 Torr T2 = 27,3 ºK Transformando a ºCT2 = 27,3 – 273 = - 245,7 ºC b) P2 =? Si T2 = 373 º K ( 273 + 100 ºC = 373 ºK) Entonces P2 = P1 x P2 T1 P2 = 1000 Torr x 373 ºK 273 º K P2 = 1366,3 Torr.

5.27 Se tienen 1000 pie cúbico de Helio a 15 ºC y 763 Torr. Calcúlese el volumen a –6 ºC 420 Torr. Ley combinada: P1 V1 = P2 V2 T1 T2

V2 = P1 V1 T2 = 257 ºK x 1000 pie3 x 763 Torr P2 T1 420 Torr x 288 ºK V2 = 1684,201 pie3 5.28 Una masa de gas a 50 ºC y 785 Torr. Ocupa 350 mlt. ¿Qué volumen ocupará el gas a T.P.E.? T.P.E. T2 = 273 ºK P1 = 785 Torr V1 = 350 mlt = 0,350 L P2 = 760 Torr T1 = 50 + 273 = 323 ºK Ley combinada P1 V1 = P2 V2 ; V2 = P1 V1 T2 P2 T1 V2 = 785 Torr x 0,35 L x 273 ºK 760 Torr x 323 ºK V2 = 0,3055 L = 305,5 mlt. 5.29 Si una masa de gas ocupa 1 L a T.P.E. ¿Qué volumen ocupará a 300 ºC y 25 atm?. V1 = 1L V2 = ? V2 = P1 V1 T2 T1 = 273 ºK T2 = 573 ºK P2 T1 P1 = 1 atm P2 = 25 atmV2 = 1atm x 1 L x 573 ºK 25 atm x 273 ºK V2 = 0,08395 L = 83,95 mlt. 5.30 Si un gas ocupa 15,7 pie cubico a 60 ºF y 14,7 lbf/pulg2, ¿qué volumen ocupará a 100 ºF y 25 lb/pulg2? V1 = 15,7 Pie3 T1 = 60 ºF; ºF – 32 = 9 ; (60 – 32) x 5 = 15,555 ºC ºC 5 9 T1 = 288,555 ºK P1 = 14,7 PSI V2 = ? T2 = 100 ºF Transformando (100 – 32) x 5 = 37,77 ºC 9 T2 = 310,777 ºK P2 = 25 PSI V2 = P1 V1 T2 = 14,7 PSI x 15,7 pie3 x 310,777 ºK = 9,942 pie3 P2 T1 25 PSI x 288,555 ºK V2 = 9,942 pie3

5.31 Se recogen exactamente 500 centímetro cúbico de nitrógeno sobre agua a 25 ºC y 755 Torr. El gas está saturado con vapor de agua. Calcúlese el volumen de nitrógeno en condiciones secas a T.P.E. La presión de vapor del agua a 25 ºC es 23,8 Torr. V = 500 cc N2 = 0,5 L N2 T = 298 ºK (25 ºC) PT = 755 Torr como Pv* 25 ºC = 23,8 Torr Entonces PN2 = 755 Torr - 23,8 Torr = 731,2 Torr Para estas condiciones 731,2 Torr x 0,5 L = n x R x 298 ºK ( PV = n R T) 760 Torr x V = n x R x 273 ºK Despesando V = 731,2 x 0,5 L x 273 = 0,4406 L 760 x 298 = 440,69 mlt 5.32 Un gas seco ocupa 127 centímetros cúbicos a T.P.E. Si se recogiese la mismamasa de gas sobre agua a 23 º C y una presión total del gas de 745 Torr, ¿Qué volumen ocuparía? La presión de vapor de agua a 23 ºC es 21 Torr. V1 = 0,127 L T1 = 273 ºk ; P1 = 760 Torr Para las condiciones finales : PT = 745 Torr = Pgas + Pv* Pgas = PT – Pv* = 745 Torr – 21 Torr Pgas = 724 Torr = P2 T2 = 23 + 273 = 296 ºK V2 = ? Utilizando la ley combinada: V2 = P1 V1 T2 = 760 Torr x 0,127 L x 296 ºk P2 T1 724 Torr X 273 ºK V2 = 0,1445 L = 144,54 mlt 5.33 Una masa de gas ocupa 0,825 L a – 30ºC y 556 Pa. ¿ Cuál es la presión si el volumen se modifica hasta 1 L y la temperatura hasta 20 ºC?. V1 = 0,825 L T1 = - 30 ºC ; T1 = 243 ºK P1 = 556 Pa P2 = ? ; V2 = 1 L T2 = 293 ºK Utilizamos nuevamente la ley combinada: P1 V1 = P2 V2 T1 T2 Despejamos: P2 = P1 V1 T2 = 556 Pa x 0,525 L x 293 ºK V2 T1 1 L x 243 ºK

P2 = 553,08 Pa

5.34 Calcúlese la temperatura Celsius final que se requiere para transformar 10 L de Helio a 100 ºK y 0,1 atm a 20 L y 0,2 atm. Ley combinada: P1 V1 = P2 V2 T1 T2 T2 = P2 V2 T1 = 0,2 atm x 20 L x 100 ºK = 400 ºK0,1 atm x 10 L T2 = 400 – 273 = 127 ºC 5.35 Un mol de gas ocupa 22,4 L a T.P.E a) ¿Qué presión se requerirá para comprimir un mol de oxígeno dentro de un recipiente de 5 L mantenido a 100 ºC ? b) ¿ Cuál será la temperatura Celsius máxima permitida si esta cantidad de oxígeno se mantuviese en 5 L a una presión no superior a 3 atm? c) ¿Qué capacidad se requerirá para mantener esta misma cantidad si las condiciones se fijasen a 100 ºC y 3 atm?. a) V1 = 22,4 L a P1 = 1 atm y T1 = 273 ºK (n = 1 mol de cualquier gas) P2 = ? V2 = 5 L T2 = 373 ºK P1 V1 = P2 V2 ; P2 = P1 V1 T2 = 1 atm x 22,4 L x 373 ºK V2 T1 5 L x 273 ºK P2 = 6,121 atm b) Resolviendo PV = n R T T = P V = 3 atm x 5 L = 182,926 ºK n R 1 mol x 0,082 atm L ºK mol T = 182,926 – 273 = - 90,073 ºC c) V = n R T = 1 mol x 0,082 atm L x 373 ºK ºK mol = 10,195 L 3 atm V = 10,195 L 5.36 Si la densidad de un cierto gas a 30 ºC y 768 Torr es 1,253 Kilogramos por metro cúbico, encuéntrese su densidad a T.P.E.. P M = d R T ( Variante de la ecuación de estado)

Para las condiciones iniciales: 768 Torr M = 1,253 Kg/m x R x 303 ºK Para T.P.E. 760 Torr M = d x R x273 ºK Despesando d = 1,253 Kg /m3 x 303 x 760 = 1,376 Kg/m3 768 x 273

5.37 Cierto recipiente contiene 2,55 g de neón a T.P.E. ¿ Qué masa de neón podrá contener a 100 ºC y 10,0 atm?

Condiciones iniciales (T.P.E.) P V = m R T M 1 atm x V = 2,55 g x R x 273 ºK M Para las condiciones finales: 10 atm x V = m x R x 373 ºK M Despejando m = 2,55 g x 273 x 10 = 18,663 g 373 5.38 En la cima de una montaña el termómetro marca 10 ºC y el bar´metro 700 mmHg. En la base de la montaña la temperatura es 30 ºC y la presión es 760 mmHg. Compárese la densidad del aire en la cima y en la base.

Cima: T = 283 ºK P = 700 mmHg

Base: T = 303 ºK P = 760 mmHg Utilizando la ecuación: PM = d R T (variante de la ecuación de estado)

Densidad en la cima: d = PM = 700 mmHg x 28,9 g/mol = 1,145 g/L 62,4 mmHg L x 283 ºK ºK mol

Densidad en la base: d = 760 mmHg x 28,9 g/mol = 1,1161 g/L 62,4 mmHg L x 303 ºK ºK mol

dcima = 1,145 = 0,986 dbase 1,161

Base: 1,161/1,161 = 1,0

5.39 Se recoge un volumen de 95 cc de oxido nitroso a 27 ºC sobre mercurio en un tubo graduado; el nivel externo de mercurio dentro del tubo está 60 mmarriba del nivel externo del mercurio cuando el barómetro marca 750 Torr . a) Calcúlese el volumen de la mis,ma masa de gas a T.P.E. b) ¿ Qué volumen ocupará la misma masa de gas a 40 ºC, si la presión barométrica es de 745 Torr y el nivel de mercurio dentro del tubo es de 25 mm por debajo del nivel en el exterior? V = 95 cc = 0,095 L de N2O : T = 300 ºK : MN2O = 44 g/mol a) para este caso Patm = h + PN2O Donde h= 60 mm = 60 Torr de donde PN2O = Patm – h = 750 Torr – 60 Torr = 690 Torr calculo de la masa de N2O = m = P V M RT m = 690 Torr x 0,095 L x 44 g/mol 62,4 Torr L x 300 ºK ºK mol m = 0,154 g V para T.P.E. V = m x R x T = 0,154 g x 62,4 Torr L x 273 ºK = 0,0784 P x M ºK mol = 78,4 cc 760 torr x 44 g/mol b) V = ? a T = 313 ºK ; Patm = 745 Torr ; h = 25 Torr Para este caso Patm = PN2O - h ; PN2O = Patm + h = 745 + 25 = 770 Torr V = 0,154 g x 62,4 Torr L x 313 ºK ºK mol = 0,0887 L = 88,7 cc770 Torr x 44 g/mol 5.40 A cierta altitud en la atmósfera superior, se calcula que la temperatura es – 100 ºC y la densidad de 10-9 de la atmósfera terrestre a T.P.E. Suponiendo ua composición atmosférica uiforme, ¿ cuál esla presión en Torr, a esa altitud? La densidad a T.P.E. d = P x M = 1 atm x 28,9 g/mol = 1,29 g/L

0,082 atm L x 273 ºK ºK mol d = 1,29 x 10-9 g/L La nueva presión: P = d R T = 1,29 x 10-9g/L x 62,4 Torr L x 173 ºK M ºK mol 28,9 g/mol P = 4,81 x 10-7 mm = 4,81 x 10-7 Torr

5.42 e midió la respiración de una suspensión de células de levadura observando el decremento en la presión del gas arriba de la suspensión celular. El aparato se colocó de forma que el gas estuviese confinado en un volumen constante, 16,0 cc, y el cambio de presión total fuese causado por la asimilación de oxígeno por las células. La presión se midió con un manómetro cuyo fluido tenía una densidad de 1,034 g/cc. Todo el aparato estaba sumergido en un termostato a 37 ºC. En un periodo de observación de 30 min, el fluido en la rama abierta del manómetro descendió 37 mm. Despreciando la solubilidad del oxígeno en la suspensión de la levadura, calcúlese la rapidez de consumo de oxígeno por las células en milímetros cúbicos de O2 (T.P.E.) por hora. Volúmen V1 = 16,0 cc = 0,016 L D fluido = 1,034 g/cc T1 = 273 + 37 = 310 ºKh fluido: 37 mm luego h1 d1 = h2 d2 de donde h Hg = 37 mm x 1,034 g/cc h Hg = 2,813 mm = P1 calculamos V2 Para T.P.E. Sea combinada V2 = P1 V1 T2 = 2,813 mm x 0,016 x 273 ºK P2 T1 760 mm x 310 ºK V2 = 5,215 x 10-5 L durante 30 minutos Para una hora V2 = 5,215 x 10-5 x 2 = 1,043 x 10-4 L/hora = 1,043 x 10-4 L x 1000 cc x 10 mm = 104,3 mm3/hora 1 L 1 cc 5.43 Se analizó una mazola de N2, NO y NO2 mediante absorción selectiva de los óxidos de nitrógeno. El volumen inicial de la mezcla fue de 2,74 cc. Después de tratarse con agua, el cual absorve el NO2, el volumen fue de 2,02 cc. Entonces, se agitó una solución de sulfato ferroso con el gas residual para absorver el NO, después de lo cual el volumen fue de o,25 cc. Todos los volúmenes se midierón a la presión barométrica. Despreciando el vapor de agua, ¿Cuál era el porcentaje en volumen de cada uno de los gases en la mezcla original?

VT = VN2 + VNO + VNO2 = 2,74 cc Después del tratamiento con H2O V = 2,02 cc luego VNO2 = 2,74 – 2,02 = 0,72 cc Tratamiento con FeSO4 V = 0,25 cc Por lo que VNO = 2,02 – 0,25 = 1,77 cc VN2 = 0,25 cc Porcentajes en volumen: % N2 = 0,25 cc x 100 = 9,124 %2,74 cc % NO = 1,77 cc x 100 = 64,59 % 2,74 cc % NO2 = 0,72 cc x 100 = 26,27 % 2,74 cc

5.44 Un matraz de 250 ml contenía kriptón a 500 Torr, un matraz de 450 ml contenía helio a 950 Torr. Se mezclo el contenido de los dos matraces abriendo la llave que los conectaba, suponiendo que todas las operaciones se realizaron a temperatura constante uniforme, calcúlese la presión total final y el porcentaje en volumen de cada gas en la mezcla. Temperatura constante: Ley de Boyle Para el kriptón: P1 V1 = P2 V2; 500 Torr x 250 ml = P2 (450 + 250) ml P2 = 500 x 250 = 178,571 Torr 700 Para el helio: 950 Torr x 450 ml = P2 (450 + 250) ml P2 = 950 x 450 = 610,714 Torr 700 La presión total final: PKr + PHe = 178,571 Torr + 610,714 Torr = 789,28 Torr Porcentaje en volumen: % Kr = 178,571 Torr x 100 = 22,62 % 789,28 Torr % He = 77,37 %

6.21 Sí 200 cc de un gas pesan 0,268 g a T.PE. ¿Cuál es su peso molecular? V = 0,2 L Utilizando PV = m R T M = 0,268 gM T = 273 ºK P = 1 atm M = m R T = 0,268 g x 0,082 atm L x 273 ºK P M ºK mol 1 atm x 0,2 L = 29,99 g/mol

6.22 Calcúlese el volumen de 11 g de óxido nitroso, N2O a T.P.E. V =? M del N2O = 14 x 2 + 16 = 64 g/mol m = 11 g N2O Entonces: T = 273 ºK V = m R T = 11 g x 0,082 atm L x 273 ºK P = 1 atm P M ºK mol = 5,59 L 1 atm x 44 g/mol 6.23 ¿Qué volumen ocuparan 1,216 g de dióxido de azufre gaseoso a 18 ºC y 755 Torr? 6.24 V =? M del SO2 = 32 + 16 x 2 = 64 g/mol m = 1,216 g SO2 T = 291 ºK V = m R T = 1,216 g x 0,082 atm L x 291 ºK P = 755 Torr ºK mol 755 Torr x 64 g/mol x 1atm 760 Torr V = 0,4563 L = 456,3 cc 6.25 Una masa de 1,225 g de un liquido vlátil se vaporiza, dando 400 cc de vapor cuando se mide sobre agua a 30 ºC y 770 Torr. La presión del vapor de agua de 30ºC es 32 Torr. ¿Cuál es el peso molecular de la sustancia?. V = 400 cc = 0,4 L Pgas seco = Pt - Pv * m = 1,225 g = 770 Torr - 32 Torr = 738 Torr T = 303 ºK M = m R T = 1,225 g x 62,4 Torr L x 173 ºK Pt = 770 Torr P V ºK mol Pv* H20 = 32 Torr M =? 738 Torr x 0,4 L M = 78,45 g/mol 6.26 Calcúlese el peso de un litro de amoniaco gaseoso, NH3 a T.P.E. V = 1 L NH3 m = P V M = 1 atm x 1 L x 17 g/mol m=? R T 0,082 atm L x 273 ºK P = 1 atm ºK mol T = 273 ºK m = 0,759 g

6.26 Calcúlese la densidad de H2S gaseoso a 27 ºC y 2.00 atm. d=? H2S = M = 2 + 32 = 34 g/mol T = 300 ºK P = 2 atm Utilizando la variante P M = d R T

d = P M = 2 atm x 34 g/mol R T 62,4 atm L x 173 ºK ºK mol d = 2,764 g/L 6.27 Encuéntrese el peso molecular de una gas cuya densidad a 40 ºC y 758 Torr es 1,286 Kilogramo por metro cúbico. M = ? Ec. De estado P V = m R T d= 1,296 Kg/m M T = 313 ºK M = m R T = 1,236 Kg x 62,4 Torr L x 313 ºK x 100 gP = 758 Torr P V ºK mol m3 x 758 Torr x 1000 L x 1 Kg 1 m3 M = 33,13 g/mol 6.28 ¿Qué peso de hidrógeno a T.P.E. Podrá contener un recipiente en el que caben 4,0 g de oxígeno a T.P.E.?. Para el hidrógeno: P V m/M R T 1 atm V = m H2 x R x 273 ºK 2 g/mol Para el oxígeno: la misma Ec. 1 atm V = 4 g O2 x R x 273 ºK 32 g/mol Despejando: m H2 = 8 = 0,25 g de hidrógeno 32 6.29 Uno de los métodos que se disponen para calcular la temperatura del centro del sol, se basa en la ley de los gases ideales. Si se supone que el centro consta de gases cuyo peso molecular promedio es de 2.0 y si la densidad y presión son 1,4 x 10 kilogramos por metro cúbico 1, 3 x 10 atm, calcúlese la temperatura. M = 2,0 g/mol Ec. De estado: P V = N R T ; P M = d R T d = 1,4 x 10 Kg/m P M = d R T ; T = P M = 1,3 X 10 atm x 2 g/mol P = 1,3 x 10 atm d R 1,4 x 10 Kg x 0,082 atm L T = ? m3 ºK mol De donde T = 2,264 x 10 ºK 6.30 Un tubo electrónico al vacío se sello durante la fabricación a una presión de 1,2 x 10-5 Torr, a 27 ºC, su volumen es100 cc calcúlese el número de moléculas de gas que permanecieron en el tubo. P = 1,2 x 10-5 Torr P V = N R T

T = 300 ºK N = P V = 1,2 x 10-5 Torr x 0,1 L = 6,41 x 10 moles V = 0,1 L R T 62,4 Torr L x 300 ºK

n =? ºK mol nº de moléculas = 6,41 x 10-11 moles x 6,023 x 1023 moléculas 1 mol n = 3,86 x 1013 moléculas 6.31 Uno de los criterios importantes para considerar al hidrógeno como combustible para vehículos es lo compacto que resulta. Compárese el número de átomos de hidrógeno por metro cúbico que se tiene en: a) hidrógeno gaseoso bajo una presión de 14 Mpa a 300 ºK; b) hidrógeno líquido a 20 ºK a una densidad de 70.0 kilogramos por metro cúbico. c) El compuesto sólido Dy Co3H3 tiene una densidad de 8200 kilogramos por metro cúbico y todos sus hidrógenos se pueden utilizar para la combustión. a) V = 1 m3 P = 14 Mpa ; T = 300 ºK P V = N R T Entonces: N = P V = 14 Mpa x 100 L x 1000 Kpa R T 0,082 atm x 101,325 Kpa L x 300 ºK 1 Mpa 1 atm ºK mol = 5,616 x 103 moles x 6,023 x 1023 moléculas 1 mol = 3,3829 x 1027moléculas x 2 átomos = 0,676 x 1028 átomos 1 molécula = 0,676 x 1028 átomos m b) H2 (L) T = 20 ºK d = 70 Kg/m Entonces: 70 Kg x1000 g x 6,023 x 1023 moléculas x 2 átomos m 1 Kg 2 g 1 molécula = 4,2 x 1028 átomos/m c) Dy CO3 H5 d = 8200 kg/m Dy = 163 CO3 = 59 X 3 345 g/mol Hg = 1 x 5

Solución: 8200 Kg x 1000 g x 5 g H2 x 6,023 x 10 molec x 2 átomo m 1 Kg 345 g 2 g H2 1 molec = 7,157 x 10 átomos/m 6.32 Un tanque de acero vacío con válvula para gases pesa 125 lb. Su capacidad es de 1,5 pie cúbico. Cuando el tanque se llena con oxígeno hasta 2000 1bf/pulgada cuadrada a 25 ºC, ¿qué porcentaje del peso total del tanque lleno es O2?. Suponga la validez de la ley de los gases ideales. m tanque = 125 lb Ec. De estado: V = 1,5 pie3 P V = m R T P = 2000 PSI M T = 298 ºk m = P V M mO2 = ? R T m = 2000 PSI x 1,5 pie3 x (3045) cc x 32 g/mol 1 pie3 0,082 atm L x 14,7 PSI x 100 cc x 295 ºK ºK mol 1 atm 1 L m = 7567,78 g = 16,669 Lb; % 16,669 x 100 = 13,3 125 Para el tanque lleno: % = 16,669 x 100 = 11,76 % 125 + 16,669 6.33 Eloxígeno gaseoso puro no es necesariamente la fuente más compacta de oxígeno para los sistemas carburantes cerrados debido al peso del cilindro necesario para confinar al gas. Otras fuentes compactas son el peróxido de hidrógeno y el peróxido de litio. Las reacciones productoras de oxígeno son: 2 H2O2 ====== 2 H2O + O2 2 Li2O2 ====== 2 Li2O + O2 Compárese entre a) 65 % en peso de H2O2 y b) Li2O2 pura en función del porcentaje del peso total que consta de oxígeno “ utilizable”. Compárese con el problema 6.32. H2O2 = 2 + 32 = 34 g/mol Li2O2 = 13,882 + 32 = 45,882 g/mol De acuerdo con la reacción: 2 H2O2 2 H2O + O 2 x 34 g 36 g H2O + 32 g O 68 g H2O2 36 g H2O + 32 g O2 2 Li2O2 2 Li 2º + O2

2 x 45,882 g 32 g O2 91,764 g 32 g O2

a) 65 % en peso de H2O2 ; 68 x 0,65 = 44,2 g H2O2 ellos producirán: 20,8 g O2 % = 20,8 x 100 = 30,6 % 68 b) % = 32 g O2 x 100 = 34,87 % 91,764 g Li2O2 6.34 Se analizó un meteorito de hierro en unción de su contenido de argón isotópico. La cantidad de 36 Ar fue de 0,200 mm T.P.E. por Kg de meteorito. Si cada átomo de 36 Ar se formó mediante un fenómeno cósmico único. ¿Cuántos de estos fenómenos deben haber ocurrido por Kg de meteorito? V = 0,2 mm3 Ec. De estado P V = m R T : m = P V MM R T P = 1 atm m = 1 atm x 0,2 mm3 x 40 g/mol T = 273 ºK 0,082 atm L x 273 ºK x 1000 cc x 10 mm3 ºK mol 1L 1 cc m = 3,573 x 10-7 g El Nº de átomos: 3,573 x 10-7 g x 6,023 x 1023 átomos 40 g = 5,38 x 1015 átomos Nº de fenómenos: el mismo = 5,38 x 1015 Kg de meteorito 6.35.1 Tres compuestos volátiles de cierto elemento tienen las siguientes densidades gaseosas calculadas a T.P.E.: 6,75, 9.56 Y 10.08 Kg/m . Los...