Leyes de los gases - examen practico PDF

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2. GASES2 LEYES DE LOS GASES11) El volumen de una cierta cantidad de gas a 10 ºC y a 750 mmHg es de 240 litros. Hallar el volumen que ocupará si la temperatura aumenta a 30 ºC y la presión disminuye a 650 mmHg. R : 296,5 litros12) El aire de un neumático de automóvil se halla a una presión de 30 PSI...

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2. GASES 2.1 LEYES DE LOS GASES 11) El volumen de una cierta cantidad de gas a 10 ºC y a 750 mmHg es de 240 litros. Hallar el volumen que ocupará si la temperatura aumenta a 30 ºC y la presión disminuye a 650 mmHg. R : 296,5 litros

12) El aire de un neumático de automóvil se halla a una presión de 30 PSI siendo la temperatura de 20 ºC. Suponiendo que no existe variación en el volumen del neumático y que la temperatura aumenta a 104 ºF, calcular la presión en atmósferas. R= 2,18 atm

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13) Un litro de un gas a la presión de 1,0 atm y a 0 ºC pesa 1,429 g. Calcular el peso de 500 cm3 del mismo gas medido a idéntica temperatura y a una presión de 857 mm Hg. R=0.805 g

14) ¿Cuántos globos esféricos de goma de 1,767 litros de capacidad son inflados, en condiciones normales, con el hidrógeno procedente de un cilindro de 49 litros que contiene este gas a la presión de 1760 mmHg y 20 ºC? R = 60 globos.

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15) A cierta temperatura una masa gaseosa de 4,003 g. a la presión de 1,002 atmósferas, ocupa un volumen de 22,37 litros. Determine que volumen ocuparían 2,0015 g del mismo gas a una presión de 2,004 atmósferas a la misma temperatura. R= 5,59 litros

16) Dos frascos de igual volumen, uno con hidrógeno y otro con una masa igual de oxígeno se mantienen a la misma temperatura: a) ¿Cuál de ellos contiene el mayor número de moléculas y en qué relación?; b) ¿En qué frasco se ejerce menor presión y en qué relación?

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17) Para una cantidad determinada de gas, suponiendo un comportamiento ideal, ¿cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) y cuáles son falsas (F)? En caso de ser falsas, corregirlas. a) La presión que ejerce a volumen constante es independiente de la temperatura ........................................................................................................... (F) La presión depende directamente de la temperatura. b) A volumen constante, al aumentar la presión disminuye su temperatura................ ………………………………………..…………………………………………..(F) Si aumenta la presión aumenta la temperatura. c) A presión constante, el volumen es inversamente proporcional a la temperatura absoluta. ................................................................................................................ (F) A presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura. d) A temperatura constante, al duplicar la presión, el volumen disminuye a la mitad de su valor original. .............................................................................................. (V) e) Al comprimir a temperatura constante, su densidad aumenta ........................... (V) 18) La densidad del aire con respecto a la de un gas desconocido es 1,806 a iguales condiciones de presión y temperatura ¿Qué presión ejercerán 11 g de ese gas en un recipiente de 5 litros a 85 ºC? Peso molecular aire: 28,96 g/mol R : 4,04 atm

19) ¿Qué fracción en peso representan 3 litros de gas A, medidos a 2 atm de presión, con respecto a 12 litros del mismo gas, medidos a 1 atm a las mismas condiciones de temperatura? R= 0,5

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20) De un tanque que contiene 5 gramos de oxígeno a 20 ºC y 2 atm se deja escapar cierta cantidad de gas que a 30 ºC y 1 atm ocupa un volumen de 1,5 litros. Determinar la presión final en el tanque si la temperatura se mantiene a 20 ºC. R =1,23 atm

21) Un cilindro de gas a la presión de 1,9 atm sufre una fuga temporal del gas a través de la válvula. Al controlar la fuga, se comprobó que la presión manométrica era 0,69 atm a las condiciones ambientales de Quito. Si el volumen de gas que se escapó medido a esas condiciones (0,71 atm y 18 ºC), fue de 50 litros. Determine el volumen del cilindro. R = 71 litros

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2.2 MEZCLAS GASEOSAS 22) Se tiene una mezcla de dos gases A y B en la que la fracción molar de A es 0,2 y la masa de B es 16 g. Si la relación de pesos moleculares de A respecto a B es 8; calcular la composición ponderal de dicha mezcla. R= 66, 67% A y 33, 33% B

23) La composición volumétrica de una mezcla gaseosa es 50% CO 2, 10% C2H4 y 40% H2. Determinar: a) el peso molecular de la mezcla; y, b) la composición en peso. R= 25,6 g/mol; %CO2= 85,93%, % C2H4 = 10,94%, %H2 = 3,13%

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24) La composición volumétrica del aire es 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y 1% de argón Calcular: a) El peso molecular promedio del aire; b) Las presiones parciales de los 3 gases en un recipiente de 2 litros que contiene 3 g de aire a 18 ºC; c) La composición ponderal del aire R= a) 28,96 g/mol;b) pO2 = 197,26 mmHg, pN2 = 732,67 mmHg, pAr = 9,39 mmHg; c) 23,2% de O2; 75,4% de N2; 1,4% de Ar

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26) Una mezcla de Oxígeno e Hidrógeno se encuentra a 20 oC y 1 atm. Calcular la presión parcial de cada componente de la mezcla, si se conoce que en condiciones normales la densidad de la mezcla es de 0,6254 g/ l. R=0,4 atm (O2); 0,6 atm (H2)

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27) Determinar la densidad de una mezcla gaseosa que contiene 4 g de hidrógeno y 32 g de oxígeno a la temperatura de 7 ºC y una presión de 2,0 x 105 Pa. R =1,02 g/l

28) Una mezcla de oxígeno y nitrógeno constituida en un 15 % en peso de N2 se halla en un recipiente de 1 litro. Si la presión parcial del oxígeno es 700 mmHg a 10 ºC, calcular la masa de la mezcla gaseosa contenida en el recipiente. R = 1,49 g

29) Una masa de 12 g de yodo sólido se coloca en un matraz de 1 litro. El matraz se llena con nitrógeno a 20 ºC y 750 mmHg, se cierra. y se calienta hasta 200 ºC, temperatura a la que el yodo está vaporizado. ¿Cuál es la presión final? La densidad del yodo sólido es 4,66 g/cm3 R =3,42 atm

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30) Dos recipientes interconectados contienen por separado anhídrido carbónico y dióxido de nitrógeno. El uno de 4 litros contiene CO2 a 20 ºC y a una presión de 1520 mmHg, y el otro de 6 litros contiene NO2 a 3,5 atm y 20 ºC. Si se mezclan los dos contenidos, calcular la presión total que ejerce la mezcla. R = 2,9 atm

31) Un recipiente contiene 0,813 g de helio a 27 ºC y 380 mm Hg, y otro recipiente contiene aire a 1 atm y 27 ºC. Los contenidos de los dos recipientes se mezclan abriendo la llave que los conecta. Si en la mezcla final la fracción molar de oxígeno es 0,14 determinar el porcentaje en volumen de helio y la presión final de la mezcla. Composición volumétrica aire: 21% O2; 79% N2 R = %He =33%; 0,75 atm.

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32) Una mezcla gaseosa de Nitrógeno y vapor de agua se introduce en un frasco sin aire que contiene un agente secante (que retiene toda el agua del sistema). Inmediatamente después de la introducción, la presión en el frasco es de 760 mm Hg; después de varias horas, la presión alcanza el valor constante de 745 mmHg. Asumiendo que el volumen ocupado por el agente secante es despreciable; calcular: a) la composición ponderal de la mezcla gaseosa original; b) el volumen del frasco, si el experimento se realiza a 20 °C y el peso del agente secante aumenta en 0,15 gramos. R= a) 1, 30 % H2O , 98, 70 % N2 ; b) 10,1 litros.

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33) Se ha obtenido en el laboratorio una muestra de 10 litros de una mezcla de hidrógeno y dióxido de carbono a 0 ºC y 1,7 atm, determinándose que la presión parcial del dióxido de carbono es de 0,5 atm. Después se eliminó el dióxido de carbono y el gas restante se comprimió hasta un volumen de 1 litro a 273 ºC. Calcular: a) el número de moles de dióxido de carbono en la mezcla inicial; y, b) la presión final del hidrógeno gaseoso. R = a) 0,22 moles de CO2; b) 23,9 atm

34) En un recipiente de 2 litros de capacidad se recogen 5 litros de oxígeno medidos a la presión de 2 atm, y 10 litros de nitrógeno a la presión de 4 atm. Se dejan escapar 25 litros de la mezcla gaseosa a la presión de 1 atm. Calcular: a) la presión final en el recipiente; b) el peso de oxígeno y de nitrógeno contenidos al final en dicho recipiente. La temperatura se ha mantenido siempre constante e igual a 25ºC. R = a) 12,5 atm; b) 6,55 g de O2 y 22,92 g de N2

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35) Un recipiente de 45 litros contiene H2 a 500 mmHg y 25 ºC. ¿Cuántos gramos de helio deberán introducirse en el recipiente para que su presión manométrica sea 300 mmHg a 30 ºC? La presión barométrica es de 540 mmHg R= 3,16 g de He

36) El manómetro acoplado a un recipiente de 35 cm3 marca 5,0 PSI cuando contiene 0,0712 g de cierta sustancia gaseosa a 20 ºC. Determinar el peso de nitrógeno que deberá añadirse para que la mezcla gaseosa resultante tenga un peso molecular de 38 g/mol. Considere que la presión barométrica es de 540 mm Hg. R = 0,037 g

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37) En un recipiente de 2,5 litros de capacidad se tiene una mezcla gaseosa constituida por oxígeno, nitrógeno y anhídrido carbónico, que a 80 ºC ejerce una presión de 2400 mmHg y cuya fracción molar del oxígeno es de 0,4. Si en el recipiente se introduce 8 gramos de CO2 y luego al calienta la mezcla total a 120 ºC, la presión que ejerce el anhídrido carbónico es de 3000 mmHg. Determinar los gramos de nitrógeno en la mezcla R= 1,12g de N2

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2.3 TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR 38) Determinar la afirmación incorrecta: En un proceso isotérmico, al disminuir el volumen de un gas: a) las partículas chocan con mayor frecuencia. b) Aumenta la presión sobre las paredes del recipiente; c) aumenta la energía cinética media de las partículas; d) el espacio vacío disminuye; e) ninguna respuesta.

39) Considerándose tres gases contenidos en recipientes idénticos bajo las condiciones dadas en la tabla:

Recipiente Gas Fórmula Peso Molecular Temperatura Presión

A Metano CH4 16 27 2

B Etano C2H 6 30 27 4

C Butano C4H10 58 27 2

A. La energía cinética media de las moléculas de gas es: a) Mayor en el recipiente A, b) Mayor en el recipiente B, c) Mayor en recipiente C, d) La misma en los tres recipientes B. La densidad del gas en g/litro es: a) Mayor en el recipiente A, b) Mayor en el recipiente B, c) Mayor en recipiente C, d) La misma en los tres recipientes

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40) Un recipiente contiene 4 g de H2 y 28 g de N2. ¿Cuáles de las siguientes aseveraciones son verdaderas (V) y cuáles falsas (F)? a) La presión parcial del nitrógeno es mayor. FALSO La presión total es igual para los dos. b) El volumen que ocupa el hidrógeno es mayor que el que ocupa el nitrógeno. VERDADERO El que tiene mayor presión tiene mayor volumen. c) Las moléculas de nitrógeno tienen mayor energía cinética que las de hidrógeno. FALSO Si tienen igual temperatura, entonces la energía cinética también es la misma. d) La masa molar media de la mezcla gaseosa es 16 g/mol. FALSO PMmedia=(0,67)(2)+(0,33)(28)= 10,58 e) Para igualar las presiones parciales de los dos gases se debe añadir nitrógeno. VERDADERO

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41) El poder explosivo de la nitroglicerina se explica en el hecho de que todos los productos de la reacción son gases: 4 C3H5(NO3) 3(l)  12 CO2 (g) + 10 H2O(g) + O 2(g) + 6 N2 (g) Si los productos de la explosión se liberan a 500 º C y 585 mmHg, ¿qué volumen de gases se obtienen cuando explota 1,0 kg de nitroglicerina? R = 2626,89 litros

42) La combustión de 0,1503 g de un compuesto orgánico que contiene C, H y O produce 0,1296 g de anhídrido carbónico, 0,1326 g de agua y 0,1238 g de monóxido de carbono. Determinar la fórmula molecular del compuesto, si se conoce que al evaporarse 24,5 g del mismo en un recipiente cerrado de 5,8 litros a 25 ° C ejercen una presión de 770 mmHg.

43) En la combustión de 0,785 g de un compuesto orgánico se forman 0,921 g de agua y 1,50 g de dióxido de carbono. Para determinar su peso molecular se vaporizan 0,206 g de la sustancia recogiendo un volumen de 108 cm3 de dicho vapor sobre agua a 17 ºC y 756 mmHg. Si la presión de vapor del agua a dicha temperatura es de 12 mmHg, determinar la fórmula molecular de dicho compuesto. R = C2H6O

44) Determinar que masa de un mineral que contiene el 75,3 % en peso de aluminio debe ponerse en contacto con sosa cáustica para producir 15 litros de hidrógeno gaseoso medidos a 750 mmHg y 42 °C, de acuerdo con la siguiente reacción: R = 13,7 g Al + NaOH + H2 O  NaAlO2 + H2

45) Al calcinar 20 g de carbonato de magnesio comercial con un 70 % en peso de pureza en MgCO 3, se desprenden 3 litros de CO2 medidos a 800 mmHg y 25 ºC. Calcular el rendimiento de la reacción. R=77, 2 %

46) Calcular que cantidad de caliza, cuya riqueza en CaCO3 es del 83,5 %, se necesita para obtener, por reacción con un exceso de ácido clorhídrico, 10 l de anhídrido carbónico gaseoso medidos a 18 ° C y 752 mmHg. R = 48,67 g CaCO3 +

HCl 

CaCl2

+

CO2 + H 2O

47) Se calientan 4,52 g de una muestra que contiene sólo carbonato de calcio y carbonato de magnesio a 819 º C, hasta la descomposición total de la misma. A esta temperatura, el CO 2 liberado ocupa un volumen de 1,49 litros a una presión de 3 atm. ¿Qué masa de carbonato de calcio contenía la muestra original? R = 2,0 g

48) Se hace reaccionar 1,0 g de una aleación de aluminio y zinc con ácido clorhídrico diluido. El hidrógeno desprendido, medido en condiciones normales ocupa un volumen de 1,026 litros. Calcular la composición en peso de esta aleación. R = 75,66 % Al y 24,34 % Zn

49) En presencia de ácido sulfúrico el permanganato de potasio oxida al ácido oxálico, H2C2O4, a anhídrido carbónico, como indica la siguiente reacción H 2C2 O 4 + KMnO4 + H2 SO4  K2SO4 + MnSO 4 +

CO 2 +

H2 O

Si el proceso ocurre con una eficiencia del 85,7 %, calcular: a) la masa de permanganato de potasio que se requiere para producir 5,7 litros de anhídrido carbónico gaseoso medidos a 840 mmHg y 35 ° C; y, b) la masa de sulfato manganoso que se produce. R = a) 9,22 g ; b) 7,55 g

50) Se hace combustionar una mezcla que contiene 1,5 moles de propano, C3H8, con 8,0 moles de oxígeno. Calcular: a) la masa molar media de la mezcla gaseosa seca resultante; y, b) el volumen de CO2 que se produce a 540 mmHg y 35 °C. R: a) 42,8 g/mol; y, b) 159,85 l

51) En un recipiente de 45 litros que contiene Flúor en condiciones normales, se introducen 28 g de una muestra de litio (75 % de pureza). Luego de la reacción se produce fluoruro de litio. Despreciando los volúmenes ocupados por los sólidos, calcular la presión que soportará el recipiente luego de la reacción a 27 °C. R= 0,27 atm

52) Una muestra de 5 g que contiene yoduro de potasio, KI, se pone en contacto con HCl y K2Cr2O7 en exceso, produciéndose la siguiente reacción: KI + HCl + K 2 Cr2O 7  I2 + CrCl3 + KCl + H 2O Determinar la pureza de la muestra en KI, si se conoce que el yodo producido en estado gaseoso ocupa un volumen de 309,1 cm3 medidos a 45 ° C y 547 mmHg. R = 56,64 %

53) La combustión completa de una mezcla de 4,1 g que contiene propano, C 3H8, y pentano C5H12, produjo 12,42 g de CO2 y 6,35 g de H2O. ¿Cuál es el porcentaje en peso de propano en la mezcla? R = 37,5 %

54) El monóxido de nitrógeno reacciona con un exceso de oxígeno para formar anhídrido nítrico, N2O5, todos gaseosos. Si después del proceso se obtienen 2 moles de una mezcla cuya masa molar media es de 85,2 g/mol, calcular: a) la fracción molar del N2O5; y, b) las moles del monóxido de nitrógeno y de oxígeno iniciales. R = a) 0,7; y, b) 2,8 moles de NO y 2,7 moles de O2

55) En un recipiente de 3 litros se hace reaccionar una mezcla gaseosa constituida por 0,045 moles de N2 y un exceso de H2 para formar NH3. Si al término de la reacción, la mezcla gaseosa resultante ejerce una presión de 700 mmHg a 20 º C, determinar: a) las moles iniciales de H 2; y, b) la composición volumétrica de la mezcla gaseosa inicial. R= 0,16 moles de H2; % H2 = 78 , % N2= 22.

2.4.2 RELACIONES ESTEQUIOMÉTRICAS EN VOLUMEN 57) Se hacen reaccionar volúmenes iguales de metano y oxígeno. Calcular el peso molecular promedio de la mezcla gaseosa seca resultante. R= 30g/mol

58) Se hace reaccionar una mezcla de 50 cm3 de aire con 50 cm3 de hidrógeno. Después del proceso quedan 68,5 cm3 de un residuo gaseoso que contiene H2 y N2. Determinar la composición volumétrica de aire, suponiendo que sólo contiene O2 y N2 y que el nitrógeno no interviene en la reacción. R: % N2 = 79, % O = 21 %

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59) Una mezcla gaseosa de CO y CH 4 se combustiona con 150 litros de O 2. Al volver a las condiciones iniciales de presión y temperatura se obtienen 125 litros de una mezcla seca con un 20 % de oxígeno. Calcular el volumen y la composición volumétrica de la mezcla gaseosa inicial. R= 100 litros; CO= 50 %, CH4=50 %

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3 3 60) Después de la combustión de metano, CH 4, con 200 cm de aire, quedan 228 cm de una mezcla gaseosa seca que contiene CO 2, N2 y CH4 Determinar: a) El volumen inicial de CH4; y, b) El porcentaje en volumen del CO2 en la mezcla resultante. La composición volumétrica del aire es 79% nitrógeno y 21% oxígeno. El nitrógeno no reacciona. R= a) 70 cm3; b) 9,21%

61) Se hacen reaccionar 50 cm3 de una mezcla de hidrógeno y amoniaco con 50 cm3 de oxígeno. Luego de reaccionar y al volver a las condiciones iniciales queda un residuo gaseoso seco de 32,5 cm3 de una mezcla de nitrógeno y oxígeno. Calcular la composición porcentual en volumen de la mezcla hidrógeno y amoniaco. R: H=40%; NH3=60%

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62) Se hace estallar una mezcla de 16 cm3 de un hidrocarburo gaseoso y 84 cm3 de oxígeno. Después de la combustión queda un residuo gaseoso de 60 cm3 que al tratarlo con potasa cáustica se reduce a 12 cm3, que son de oxígeno. Calcular la fórmula del hidrocarburo. R: C3H6

63) De la combustión de 40 cm3 de un hidrocarburo gaseoso con aire se obtienen 872,38 cm3 de un residuo gaseoso seco que al tratarlo con potasa cáustica se reduce a 752,38 cm3, que son de nitrógeno. Determinar la fórmula del hidrocarburo R= C3H8

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64) Se hace arder una mezcla de éter dietílico (C4H10O), acetileno (C2H2) y oxígeno. Al volver a las condiciones iniciales de presión y temperatura queda un volumen de 185 cm3 de una mezcla gaseosa seca, que después de pasar a través de una solución de potasa cáustica se reduce a 45 cm3. Si se consume únicamente un 82% del oxígeno, determinar el volumen y el porcentaje en volumen del oxígeno en la mezcla inicial. R= 290 cm3 y O2= 86,2 %

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3. FUERZAS INTERMOLECULARES, LÍQUIDOS Y SÓLIDOS 3.1 FUERZAS INTERMOLECULARES 3.1.1 REVISIÓN DE ESTRUCTURAS DE LEWIS Y TEORÍAS DE ENLACE 65) Desarrolle las estructuras de Lewis de las siguientes especies: a) POCl b) NH4HS

c) N2O

d) (H3P2O5 )-1

f) ( I3 )-1

e)( ICl2 )+1

66) Represente las estructuras de Lewis de los siguientes compuestos orgánicos: a) C4H8O2 (ácido) b) C3H6O (aldehido) c) CH4O (alcohol)

d) C2H2

g) C3H6O (cetona)

e) C2H6O (éter)

h) C4H8O2 (éster)

f) C2H6O (alcohol)

i) C2H7N ( amina)

67) A partir de sus geometrías electrónica y molecular, ordenar de menor a mayor ángulo de enlace las siguientes especies: PbI2; (SbF2)+1 ; XeF4 ; (SnCl3)-1

68) A partir de sus geometrías electrónica y molecular, ordenar de menor a mayor polaridad a las siguientes moléculas: NH3; H2O; NF3 ; H2S

69) A partir de sus geometrías electrónica y molecular, determinar la polaridad de las siguientes moléculas: C2H2; F2CO; F4 S

70) Si se consideran las especies AX2 y XB2; en las cuales A y X pertenecen al grupo VIA, A tiene mayor número atómico que X y B pertenece al grupo IA; entonces: a) XB2 es menos polar que AX2; b) el ángulo de enlace BXB es menor que el XAX; c) presentan igual geometría electrónica; d) ninguna respuesta.

71) Si en la molécula AB2, presenta la geometría molecular en forma de T, entonces, la especie: a) es polar; b) tiene una geometría electrónica piramidal, c) tiene cuatro pares elec...