Posts Tagged ‘gases ideales’

Estequiometría de la reacción

Thursday, February 18th, 2010

Hacemos reaccionar carbonato de calcio con ácido clorhídrico 3M. En el proceso se obtiene dióxido de carbono, agua y cloruro de calcio. Si se obtienen 1,2 m3 de dióxido de carbono medidos en condiciones normales, calcula:
a) Gramos de carbonato de calcio que han reaccionado.
b) Volumen de disolución 3 M de ácido clorhídrico que ha reaccionado.
Dato: R=0,082atm.L/K.mol, Ca=40,1, C=12, O=16

Solución

  • Escribimos la reacción química

CaCO3 + HCl → CO2 + H2O + CaCl2

  • Ajustamos la reacción

CaCO3 + 2HCl → CO2 + H2O + CaCl2

  • Pasamos a moles

1,2m3 = 1200dm3=1200L
Como se trata de un gas en condiciones normales verifica la ecuación de los gases ideales con P=1atm y T=273K
pV=nRT → n=pV/RT=1.1200/0,082.273=53,60 moles

  • Utilizamos la estequiometría de la reacción

Si se produce 1 mol de CO2 por cada mol de CaCO3 que reacciona
cuando se producen 53,60 moles, será porque han reaccionado 53,60moles de CaCO3
Para pasar de moles a gramos, utilizamos el PM(CaCO3)=100,1g/mol
m=n.PM=53,60.100,1=5365,36g

Solución: m=5365,36g

b) Utilizando la estequiometría de la reacción
Si 1 mol de CaCO3 reacciona con 2 moles de HCl
53,60 moles reaccionarán con x=107,2 moles de HCl
Como se trata de una disolución 3M y M=n/V → V=107,2/3=35,73L

Solución: V=35,73L

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Estequiometría

Thursday, February 18th, 2010

El ácido nítrico reacciona con el cobre para formar nitrato de cobre (I), dióxido de nitrógeno y agua. Calcula:
a) Cuántos gramos de ácido nítrico se necesitan para que reaccionen totalmente 5g de cobre.
b) Qué volumen de dióxido de nitrógeno se forma a 20ºC y 770mm de Hg.
Datos: H=1; O=16; N=14; Cu=63,5; R=0,082 atm.L/K.mol

Solución

  • Escribimos la reacción

HNO3 + Cu → CuNO3 + NO2 + H2O

  • Ajustamos la reacción

2HNO3 + Cu → CuNO3 + NO2 + H2O

  • Pasamos a moles la información que nos dan

PA(Cu)=63,5g/mol → n=m/PM=5/63,5=0,08 moles

  • Utilizamos la estequiometría de la reacción:

Si 1mol de Cu reacciona con 2moles de HNO3
0,08moles de Cu reaciconarán con x=0,16 moles de HNO3

Como me piden masa, utilizo el PM(HNO3)=63g/mol → m=n.PM=0,16.63=10,08g

Solución: m(HNO3)=10,08g
b) Utilizando la estequiometría de la reacción:
Si 1mol Cu produce 1mol de NO2
0,08moles producirán 0,08 moles

Como se trata de un gas y nos dan T y P, utilizamos la ecuación de los gases ideales para calcular V
T=20ºC=293K
P=770mmHg=770/760=1,01atm
pV=nRT → V=nRT/p → V=0,08.0,082.293/1,01=1,9L

Solución: V(NO2)=1,9L

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Gases ideales. Qué pasa con la presión cuando se aumenta la temperatura

Wednesday, February 17th, 2010

Supongamos un gas encerrado en un recipiente cuya cara superior puede desplazarse con un émbolo móvil. ¿Qué ocurre cuando se duplica la temperatura a la que el gas se encuentra?

Solución

Si el émbolo está móvil quiere decir que el volumen del recipiente es variable y lo que queremos ver es cómo varía el volumen del gas cuando varía la temperatura, permaneciendo el resto de los parámetros constante.
Utilizamos la ecuación de los gases ideales: pV=nRT
En la 1ª situación tendremos p.V1=nRT1 → V1 = nRT1/p
En la 2ª situación sabemos que T2=2T1
p.V2=nRT2 → V2= nRT2/p = nR2T1 / p = 2 V1

El volumen se duplica
¿Por qué? Al aumentar la T, aumenta también la energía cinética de las moléculas y por lo tanto, los choques contra las paredes del recipiente que desplazarán el émbolo, aumentando el volumen.

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Gases ideales

Wednesday, February 17th, 2010

Una cierta cantidad de sustancia gaseosa ocupa 25L y tiene una densidad de 1,25g/L a 20ºC y 2 atm. ¿Cuál sería su densidad a 0ºC y 1atm de presión?

Solución

La masa de sustancia gaseosa no va a variar. Lo único que va a variar va a ser el volumen, que es lo que tenemos que calcular.
Como se trata de un gas utilizamos la ecuación de los gases ideales: pV=nRT
Para calcular los moles de sustancia que tenemos: n = pV/RT = 2.25/0,082.293 = 2,08moles
Densidad: ρ=m/V → m=ρV=1,25.25 = 31,25g

Calculamos ahora el volumen de los 2,08 moles a 0ºC y 1atm: pV=nRT → V=nRT/p=2,08.0,082.273/1=46,59L

ρ=m/V=31,25/46,59=0,67g/L

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Fórmula molecular y gases ideales

Thursday, January 14th, 2010

35,2g de un hidrocarburo ocupan, en estado gaseoso un volumen de 13,2 L a presión de 1 atm y temperatura de 50ºC. Sabiendo que el 85,5% es C, calcula su fórmula molecular. ¿Qué volumen ocupará si la temperatura disminuye 20º?
Dato: R=0,082atm.L/K.mol

Solución

Si se trata de un hidrocarburo, sabemos que estará constituido por C y H
Si el 85,5% es C → H = 100 – 85,5 = 14,5%
Para obtener la fórmula molecular de un compuesto necesito la fórmula empírica y el peso molecular.
Para obtener la fórmula molecular necesito los porcentajes de los elementos que componen el compuesto

elemento porcentaje/PA dividimos entre el más pequeño
C 85,5/12=7,12 7,12/7,12=1
H 14,5/1=14,5 14,5/7,12=2

La fórmula empírica será: CH2

Necesito el peso molecular. Para ello utilizo la ecuación de los gases ideales: P.V = n.R.T
Como n=m/PM → p.V = (m.R.T)/PM → PM = (mRT)/pV = (35,2.0,082.323) / (1.13,2) = 70,63g/mol
La fórmula molecular será un factor de la fórmula empírica: CnH2n
12.n + 1.2n = 70,63 → n=5

Fórmula molecular: C5H10

b) Para calcular el volumen a la temperatura de 30ºC = 303K utilizo la ecuación de los gases ideales: pV=nRT
n=m/PM=0,50
V=nRT/p → V=0,50.0,082.303/1 = 12,4L

V=12,4L

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