ACTIVIDAD SOBRE GASES

NOMBRE:________________________________________________ GRADO:______

Tome una botella pequeña de vidrio, puede ser de gaseosa, en la boca de la botella coloque una bomba sin inflar (ver imagen), sumerja la botella en un recipiente con agua caliente, que cubra ¾ de la botella ¿Qué le sucede a la bomba? ¿Cómo podrías explicar esto? Realiza un dibujo donde se representes lo que observaste durante el experimento.

Relación presión – volumen. La Ley de Boyle.

La ley de Boyle relaciona los cambios de volumen debidos a la presión cuando la temperatura y la masa (número de moles) es constante y se puede expresar como:

V1 * P1 = V2 * P2

Ejemplo: En un recipiente de 320 mL se encuentra una determinada cantidad de hidrógeno a una presión de 248 mm Hg. ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 358 mm Hg?

Relación volumen – temperatura. La ley de Charles

La ley de Charles relaciona los cambios de volumen debidos a la temperatura, cuando la presión y la masa (número de moles) es constante y se puede expresar como:

V1 * T2 = V2 * T1

Ejemplo: En un recipiente de 750 mL se encuentra una determinada cantidad de HCl a 298 K. ¿Cuál es su volumen si la temperatura baja a 273 K?

V1 = 320 mLP1 = 248 mm HgV2 = ?P2 = 358 mm Hg

En este caso se está preguntando cuál es el volumen final, después de aumentar la presión, por lo tanto:

Una muestra de oxígeno ocupa 10.0Litros, a una presión de 790 Torr ¿A qué presión ocuparía 13400 mL? Es necesario conversión de unidades de volumen.

V1 = 750 mLT1 = 298 KV2 = ?T2 = 273 K

En este caso se está preguntando cuál es el volumen final, después de disminuir la temperatura, por lo tanto:

En un recipiente de 4526 mL se encuentra una determinada cantidad de amoniaco, a una temperatura de 77ºF. ¿Cuál será su volumen si la temperatura baja a -45ºC?

1. Ejercicios de aplicación, ley de Boyle.

a. En un recipiente de 425 mL se encuentra una determinada cantidad de dióxido de carbono CO2 a una presión de 425 Torr. ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 723 Torr?

b. En un globo de 3.54 L se encuentra una determinada cantidad de aire, a una presión de 355.4 mm Hg. ¿Cuál será la presión si el volumen disminuye a 2.35 L?

c. Calcular el volumen del oxígeno a 3.45 atm, si ocupó 321 mL a 8.52 atm.

d. En un recipiente de 725 ml se encuentra una determinada cantidad de neón a una presión de 231.4 k pas. ¿Cuál es el volumen si la presión disminuye a 553 cm. H2O?

e. En un globo de 2358 mL se encuentra una cantidad determinada de helio a una presión de 38.2 lib/pulg2

¿Cuál es su presión si el volumen aumenta a 3.5 L?f. En un recipiente de 2.56 L se encuentra una cantidad

determinada de amoniaco NH3 a una presión de 3.52 bar ¿Cuál es su volumen si la presión varia a 2630 cm. H2O?

g. El gas argón ocupa un volumen de 2.56 L a una presión de 182 cm. Hg. ¿Cuál es su presión si l volumen cambia a 3526 mL?

h. Un recipiente de 923 mL contiene 3.42 g de cloro a una presión de 309.9 Torr ¿Cuál es su volumen si la presión cambia a 309.9 k pas? Calcular la densidad del cloro en el volumen 1 y el volumen 2.

i. Un globo lleno con 5.23 g de helio ocupa un volumen de 2.73 L a una presión de 0.98 bar ¿Cuál es su

presión si el volumen cambia a 5231 mL? Calcular la densidad del He en el volumen 1 y 2.

j. Un globo contiene una masa de hidrógeno de 8.53g, calcular el volumen inicial del globo si la densidad es de 5.32 g/L a 352.4 k Pas. ¿Cuál es el volumen si la presión cambia a 2392 cm. H2O? Calcular la densidad del H en el volumen 2.

2. Ejercicios de aplicación, ley de Charles.

a. En un recipiente de 532 mL se encuentra una determinada cantidad de dióxido de azufre SO2 a una temperatura de 20ºC. ¿Cuál será su volumen si la temperatura aumenta a 43ºC?

b. Un balón de fútbol presenta un volumen de 4.52 L y se encuentra lleno de una determinada cantidad de aire a una temperatura de 124ºF ¿Cuál será su volumen si la temperatura disminuye a 104ºF?

c. Calcular el volumen de He a 52ºC, si ocupó 259 mL a 93ºC.

d. En un cilindro de 1.72 L se encuentra una cantidad determinada de NO2 a una temperatura de 23 ºC ¿cuál es su volumen si la temperatura cambia a 256ºF?

e. El gas He ocupa un volumen de 1235 mL a una temperatura de 452ºF ¿Cuál es su temperatura si el volumen varia a 3.42 L?

f. En un recipiente de 5.0 L se encuentra una cantidad determinada de HCl a una temperatura de 92 ºF. ¿Cuál es su volumen si la temperatura cambia a 100ºC?

g. Un gas ocupa un volumen de 3.62 L a una temperatura de 182 ºC ¿Cuál es su temperatura si el volumen cambia a 2351 mL?

h. Un recipiente de 329 mL contiene 2.43 g de flúor a una temperatura de 90.3ºC ¿Cuál es su volumen si la temperatura cambia a 90.3ºF? Calcular la densidad del flúor en el volumen 1 y 2.

i. Un globo lleno con 3.25 g de ocupa un volumen de 3.72 L a una temperatura de 98ºC ¿Cuál es su temperatura si el volumen cambia a 1235 mL? Calcular la densidad del He en el volumen 1 y 2.

Leyes de Boyle y Charles combinadas

La ley combinada de los gases se deriva a partir de la ley de Boyle y la ley de Charles. Relacionando las dos leyes, se puede enunciar según un mismo principio, así: el volumen de una cantidad fija de gas es directamente proporcional a la variación de la presión.

Ejemplo: Si 35 litros de dióxido de carbono se encuentran en condiciones de temperatura y presión de 20ºC y 560 mm Hg respectivamente. ¿Cuál será su volumen a 0 ºC y 1 atmósfera de presión.

Solución: en el ejercicio se presenta una cantidad de un gas en unas condiciones de presión y de temperatura y se requiere calcular la variación de volumen cuando se varía tanto la presión como la temperatura.

Los datos que nos da el ejercicio son:

V1 = 35 L P1 = 560 mm Hg T1 = 20 ºCV2 = ? L P2 = 1.0 atm T2 = 0 ºC

Recuerda que la temperatura siempre debe estar en K, por lo tanto es necesario hace la conversión de unidades de temperatura.

K = ºC +273 → T1 = 20 ºC +273 = 293 K T2 = 0 ºC + 273 = 273 K

La presión siempre debe tener las mismas unidades, por lo tanto es necesario hacer la conversión de unidades de presión.760 mm Hg = 1 atm, por lo tanto la presión 2 es de 760 mm Hg.

V2 = 24.029 L

Realiza el mismo ejercicio anterior, pero trabajando con la presión en atmósferas, se presenta algún cambio en el resultado

Recuerda la conversión de unidades, la temperatura siempre se trabaja en K

9.10. Ejercicios de aplicación, leyes de Boyle y Charles

combinadas.

a. En un recipiente de 425 mL se encuentra una determinada cantidad de dióxido de carbono a una presión de 425 Torr y 300 K ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 520 Torr y la temperatura disminuye a 250 K?

b. Un cilindro de gas de 50 L se encuentra una determinada cantidad de gas propano a una presión de 8.0 atm y 293 K ¿Cuál será su presión si el volumen disminuye a 45 L y la temperatura aumenta a 320 K?

c. Un globo de 4389 mL que contiene helio, presenta una presión de 57.65 k Pas a una temperatura de 301 K ¿Cuál será su temperatura si la presión aumenta a 80 k Pas y el volumen cambia a 6500 mL?

d. Una muestra de neón ocupa un volumen de 8.5 L a una temperatura de 18.0 ºC y 10.87 lib/pulg2 ¿Cuál será su volumen cuando la temperatura sea de 145.4 ºF y 482.41 cm. H2O?

e. Calcular el volumen de un gas a una temperatura de 50 ºC y registra una presión de 950 cm. H2O, si ocupó un volumen de 5.0 L a 1320 Torr y 50 ºF

f. En un recipiente de 6.5 L se encuentra una determinada cantidad de amoniaco a una presión de 2.53 bar, con una temperatura de 23 ºF ¿Cuál será el

volumen si la presión cambia a 147 cm. Hg y la temperatura disminuye a -40 ºC?

g. Una masa de 3.2 g de gas flúor ocupa un volumen de 1.5 L a 16.8 lib/pulg2 y a una temperatura de 32 ºF ¿Cuál será la presión si la temperatura cambia a 29 ºC y el volumen cambia a 2.5 L? determinar la densidad del flúor en el volumen 1 y 2. Recuerda que la masa no varía.

h. Un globo de 5.42 L de capacidad contiene 128.2 g de Helio a 40 ºF y 0.412 bar ¿Cuál será su temperatura si la presión cambia a 55.81 cm. Hg y el volumen aumenta a 6 L? calcular la densidad del helio en el volumen 1 y 2.

Relación presión – temperatura. La Ley de Gay – Lussac

La ley de Gay – Lussac relaciona los cambios de presión debidos a la temperatura cuando el volumen y la masa son

constantes y se puede expresar como:

P1 * T2 = P2 * T1

Ejemplo: En un recipiente de 5.0 L se encuentra una determinada cantidad de cloro a una presión de 3.5 atm y a 27 ºC. ¿Cuál será su presión si se aumenta la temperatura a 50 ºC y el volumen no varia?

Es necesario siempre trabajar la temperatura en KV1 = 5.0 LV2 = 5.0 L, el volumen no variaP1 = 3.5 atmP2 = ?T1 = 300 K [27 ºC + 273 = 300 K]T2 = 323 K [50 ºC + 273 = 330 K]

En este caso se está preguntando cuál es la presión final, después de aumentar la temperatura, por lo tanto:

Una muestra de oxígeno ocupa 10.0Litros, a una presión de 790 Torr y 70 ºF ¿A qué temperatura presentará una presión de 790 k Pas? Es necesario conversión de unidades de presión, recuerda que el volumen no cambia.

11.12. Ejercicios de aplicación, ley de Gay – Lussac.

a. En un recipiente se encuentra una determinada cantidad de dióxido de carbono CO2 a una presión de 425 Torr. Y una temperatura de 360 K ¿Cuál será su temperatura si la presión aumenta a 723 Torr?

b. En un globo se encuentra una determinada cantidad de aire, a una presión de 355.4 mm Hg con una temperatura de 298 K. ¿Cuál será la presión si la temperatura disminuye a 237 K?

c. Calcular la presión del He a 325 K, si presentó una presión de 3.8 atm a 366K.

d. En un cilindro que presenta una presión de 58 lib/pul2

se encuentra una cantidad determinada de NO2 a una temperatura de 23 ºC ¿Cuál es presión si la temperatura cambia a 256ºF?

e. En un globo de helio se encuentra a una temperatura de 58 ºF y a una presión de 38.2 lib/pulg2 ¿Cuál será su temperatura si la presión cambia a 2000 cm. H2O?

f. En un recipiente se encuentra una cantidad determinada de amoniaco NH3 a una presión de 3.52 bar y una temperatura de 380 ºF ¿Cuál es su temperatura si la presión varia a 263 cm. Hg?

g. En un recipiente se encuentra una determinada cantidad de dióxido de azufre SO2 a una temperatura de 20ºC y 1500 cm. H2O ¿Cuál será su presión si la temperatura aumenta a 43ºC?

h. Un balón presenta una presión de 56 lib/pulg2 y se encuentra lleno de una determinada cantidad de aire a una temperatura de 124ºF ¿Cuál será su presión si la temperatura disminuye a 104ºF?

k. En un recipiente se encuentra una determinada cantidad de neón a una presión de 231.4 k pas y con una temperatura de 70ºC. ¿Cuál es la temperatura si la presión disminuye a 553cm H2O?

i. En un globo se encuentra una cantidad determinada de helio a una presión de 40 lib/pulg2, con una temperatura de 100 ºC ¿Cuál es su presión si la temperatura cambia a 100 ºF?

Ley de Avogadro y volumen molar

El principio de Avogadro establece que en condiciones normales esto es a temperatura de 273 K, es decir 0ºC presión de 1 atm, el volumen de 1 mol de gas es 22.4 Litros. Se puede expresar como:

V n o V= kn o V/n = k (P,T constantes)

Ejemplo: Determinar el volumen que ocupan 40 g de CO2 en condiciones normales CN.Volumen de 1 mol de CO2 a CN = 22.4 L1 mol de CO2 = 44 g / mol

Donde m son los gramos de la sustancia y PM es la masa molecular del gas.

Aplicando la relación de 1 mol de gas ocupa un volumen de 22.4 L ¿Cuántos litros ocupan 0.91 moles de CO2 a CN?

Por 10 puntos¿A cuántas moléculas equivalen los 40 g de CO2?

Recuerda que 1 mol equivale a 6.023*1023 moléculas

13. Ejercicios de aplicación, Ley de Avogadro y volu-men molar.

a. En un recipiente se encuentra 8.5 moles de cloro, calcular el volumen del recipiente si este se encuentra a condiciones normales de presión y temperatura.

b. Un recipiente de 50 L contiene determinada cantidad de helio, calcular el número de moles de helio presentes en el recipiente.

c. En una bomba están contenidos 5.0 moles de argón a condiciones normales, calcular el volumen de la bomba.

d. En un recipiente se encuentran 350 g de oxígeno en condiciones normales, determinar el volumen que ocupa el oxígeno.

e. Un recipiente contiene 5.0 * 1020 moléculas de nitrógeno, calcular el volumen que ocupa en CN.

Un globo que presenta un volumen de 12 L y se encuentra en CN, calcular los gramos de helio contenidos en el globo.

f. Un globo de helio presenta un volumen de 8 L a una presión de 0.4 atm y una temperatura de -37 ºC. determinar su volumen en CN.

g. Teniendo en cuenta los datos del numeral anterior, calcular el número de moles de helio.

h. Una determinada cantidad de oxígeno ocupa 7 L a 25 ºC y 600 mm Hg. Determine su volumen en condiciones normales. (Utilizar la ley combinada de los gases)

i. Teniendo en cuenta los datos del numeral anterior, calcular el número de moles y los gramos de oxígeno