Problemario Fisicoquimica PDF

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Problemas...

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Alumno: Juárez Pérez Joel

Banco de Problemas (Mezclas ideales)

1. El Benceno y el Tolueno forman disoluciones casi ideales. Sus presiones de vapor a 20ºC son P* ben= 74.7 torr y P* tol= 22.3 torr. Representa el diagrama de fases L-V de P frente a XBen para las disoluciones a 20ºC.

2. Se forma una disolución ideal mezclando los líquidos A y B a 298 K. La presión de vapor de A puro es 180 Torr y la de B puro es 82.1 Torr. Si la fracción molar de A en el vapor es 0.450, ¿Cuál es la fracción molar de A en la disolución? PT =X 1 ( P ¿1−P2¿ ) + P¿2 X 1 P1¿ =X 1 ( P1¿ −P¿2 ) + P2¿ Y1

X 1 (180 torr) =X 1 ( 180 torr− 82.1 torr ) +82.1 torr 0.450 X 1 (180 torr) =X 1 ( 97.9 torr ) +82.1 torr 0.450 X 1 (400torr )=X 1 (97.9 torr )+82.1torr X 1 ( 400 torr) −X 1 (97.9 torr )=82.1 torr

Alumno: Juárez Pérez Joel X 1 ( 302.1torr )=82.1 torr X 1=

82.1 torr 302.1 torr

X 1=0.2717

3. A 303 K, la presión de vapor del benceno es 118 Torr y la del ciclohexano es 122 Torr. Determina la presión de vapor de una disolución para la que X Ben = 0.25 suponiendo su comportamiento ideal. A partir del diagrama de comprueba gráficamente el valor de la presión.

PT = ( X B∗P¿B ) +( X C∗PC¿ ) PT = ( 0.25∗118 torr) +(0.75∗122torr ) PT =121torr

Podemos observar que concuerda de acuerdo con las coordenadas

4. El vapor en equilibrio con una disolución de etanol y cloroformo a 45ºC en la que XCl = 0.999 tiene una presión de vapor de 438 torr y una fracción molar YCl = 0.9794. Si la solución es ideal.

Alumno: Juárez Pérez Joel a) Calcula las presiones parciales en la fase vapor ¿

PCl =( Y C l )( PT ) P¿Cl=( 0.9794 )( 438 torr ) ¿

PCl =428.9772 torr  Para el etanol: ¿

PE =438 torr −428.9772 torr PE¿ =9.0228 torr b) Calcula la presión de vapor del Cloroformo puro a 45ºC  Recordemos: ¿ PCl PCl= X Cl PCl=

428.9772torr 0.999

PCl=429.4066 torr  Para el etanol: P E¿ PE = XE PCl=

9.0228 torr 0.001

PCl=9022.8 torr XE

XCl 0.001 0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000

PE 0.999 1.0000 0.9000 0.8000 0.7000 0.6000 0.5000 0.4000

9.0228 0.0000 902.2800 1804.5600 2706.8400 3609.1200 4511.4000 5413.6800

PCl 428.9772 429.4066 386.4659 343.5253 300.5846 257.6440 214.7033 171.7626

PT 438 429.4066 1288.7459 2148.0853 3007.4246 3866.7640 4726.1033 5585.4426

YE

YCl 0.0206 0.0000 0.7001 0.8401 0.9001 0.9334 0.9546 0.9692

0.9794 1.0000 0.2999 0.1599 0.0999 0.0666 0.0454 0.0308

Alumno: Juárez Pérez Joel 0.7000 0.8000 0.9000 1.0000

0.3000 0.2000 0.1000 0.0000

6315.9600 7218.2400 8120.5200 9022.8000

128.8220 85.8813 42.9407 0.0000

6444.7820 7304.1213 8163.4607 9022.8000

0.9800 0.9882 0.9947 1.0000

0.0200 0.0118 0.0053 0.0000

c) Calcula la constante de la ley de Henry para el etanol en cloroformo a 45ºC Pi=X i K i Pi K i= Xi 9.0228 torr =9022.8 torr K i= 0.001

d) Representa gráficamente el comportamiento de esta disolución.

5. A 20ºC 0.164 mg de H 2 se disuelven en 100g de agua cuando la presión de H2 sobre el agua es de 1 atm. Calcula: a) La constante de la ley de Henry para el H2 en agua a 20ºC K i=

Pi Xi

Alumno: Juárez Pérez Joel

K i=

Pi ni nT

K H 2=

1 atm =68233.0322atm 0.000164 g g 2.016 mol 100 g 0.000164 g + g g 18.016 2.019 mol mol

b) La masa de H2 que se disolverá en 100g de agua a 20ºC cuando la presión de H2 es 10 atm X H 2=

10 atm =1.46556 x 10−4 68233.0322 atm

X H 2O =1− X H 2 X H 2O =0.999 765509 nT =x H 2 O∗nH 2 O=0.999765509∗5.5506=5.549 2 mol −4

−4

n H 2=x H 2∗nT =1.46556 X 10 ∗5.549 2=8.1334 x 10 mol

m=M∗n=8.1334 x 10−4 mol∗2.016

g =1.6396 x 10−3 g mol

7. Para cada componente de cada una de las siguientes disoluciones. Indica para cada componente si obedecerá a la ley de Raoult, Henry o ninguna de las dos:

a) XCCl = 0.5, XCH3OH = 0.5 En esta no aplica ninguna ya que es equimolar, sin embargo, puede aplicarse la ley de Lewis Randall

Alumno: Juárez Pérez Joel

b) XCCl = 0.99, XCH3OH = 0.01 Aplica la ley de Raoult con el Tetracloruro de Carbono y la de Henry con el Metanol c) XCCl = 0.01, XCH3OH = 0.99 Aplica la ley de Henry con el Tetracloruro de Carbono y la de Raoult con el Metanol d) XCCl = 0.4, XCH3OH = 0.6 En esta no aplica ninguna

8. Un volumen de 5.50 L de aire se hace burbujear en tolueno líquido a 298 K, reduciendo así la masa de tolueno en el recipiente en 2.38 g. Suponiendo que el aire que emerge del recipiente está saturado de tolueno, determina la presión de vapor del tolueno a esta temperatura. 

Primero conversión de unidades:

m aire =(5.5 L ) 

(

)(

3

1m 1.184 kg 3 1000 L m

Encontrando el número de moles o Para el Tolueno ntolueno=

ntolueno=0.0258 mol

o Para Aire 6.512 g naire = g 60.018 mol naire =0.1085 mol 

g =6.512 g )( 1000 1 kg )

Número Total de Moles

2.38 g g 92.14 mol

Alumno: Juárez Pérez Joel

nT =0.1343 

Aplicando Ecuación de Antoine

PT¿ o lueno =e



3242.38 298.15 K −47.1806

14.2515−

=3.7889 kPa

Entonces: ¿

PT =X i Pi

PT olueno = (0.1921 ) (3.7889 kPa ) PT olueno =0.7278 kPa...