UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA

Ejercicios 2

I. Gases:

1. Una muestra de oxígeno ocupa un volumen de 125 mL a 25 °C y 721 mmHg. ¿Qué volumen ocupa el gas a 35 °C y 850 mm Hg.

2. Qué volumen ocuparán 2,5 moles de nitrógeno gaseoso a 725 mm Hg y a 25 ° C.

3. Una mezcla de gas a 760 mm de presión a contienen 65% de N2, 15% de O2 y 20% de CO2 en volumen ¿Cuál es la presión de cada gas en mm Hg?

4. Calcular la presión total ejercida por una mezcla gaseosa que se compone de 320 g de O2, 1120 g de N2 y 20 g de H2, si dicha mezcla está contenida en un cilindro de 1 m3 de capacidad, a 17ºC.

5. Un bulbo de vidrio de una capacidad de 200 ml, pesa 27,611 g al llenarlo con cierto gas a 25ºC y 740 mm Hg. Al reducirse la presión del gas a 150 mmHg, peso del bulbo con este resto de gas fue de 27,411 g. Calcúlese el peso molecular del gas.

6. Un gas natural tiene la siguiente composición en volumen

CH4 94,1 %;

C2H6 3,0 %;

N2 2,9 %

Este gas conduce desde el pozo a una temperatura de 80ºF y una presión absoluta de 50 Lbf /pulg2. Puede suponerse que tiene aplicación la ley de los gases ideales. Calcular.

a. La presión parcial del nitrógeno.

b. El volumen del componente puro de metano, por cada 500 pie3 de gas.

c. la densidad de la mezcla en Kg/m3 a las condiciones en que se encuentra. (El peso molecular promedio es la suma ponderada de los pesos moleculares de los gases) R= 10,733 (pie3 lbF /pulg2)/ lbmol ºR

7. Un gas se difunde 5,0 veces más rápido que otro. Si el peso molecular (M) del primero es 20, ¿cuál es el peso molecular (M2) del segundo?

8. Ordene los gases siguientes en orden creciente de sus velocidades de difusión:

H2, CI2, N2, CH4, He, HCl

9. ¿Qué gas tiene mayor velocidad de difusión, el neón o el nitrógeno?

10. Un día de invierno muy frío usted y un amigo compran en una tienda un globo inflado con helio. Al salir de la tienda y caminar por la calle, su amigo nota que el globo no está tan lleno como estaba en la tienda. El dice que el globo está defectuoso y quiere devolverlo. ¿Está de de acuerdo con él? Explique ¿por qué sí o por qué no?

11. Un neumático de automóvil se infla a una presión de 3,05 atm en un día en que la temperatura es de 40 ºC. luego se dirige el auto a las montañas y se deja en la intemperie durante la noche. La temperatura del amanecer es de -5ºC. ¿Qué presión tendrá el aire en el neumático? Suponga que el volumen del neumático no cambia.

12. ¿Qué altura deberá tener una columna de aire para que el barómetro señale 76 cm de mercurio, si la atmósfera fuese de densidad uniforme, 1,2 kg/m3? La densidad del mercurio es 13,53 x 103 kg/m3

13. Una masa de oxígeno ocupa 5,00 L bajo una presión de 740 torr. Calcúlese el volumen de la misma masa de gas a presión estándar, manteniendo la temperatura constante.

14. Una masa de neón ocupa 200 cm3 a 100º C. Determine su volumen a 0º C, manteniendo la presión constante.

15. Un tanque de acero contiene dióxido de carbono a 27º C y una presión de 12,0 atm. Calcule la presión interna del gas cuando el tanque y su contenido se calientan a 100º C.

16. Dados 20,0 L de amoniaco a 5º C y 760 torr, calcule su volumen a 30º C y 800 torr.

17. El volumen de cierta cantidad de dióxido de azufre a 18º C y 1500 torr es 5,0 pie3. Calcule su volumen en C.N

18. ¿A cuántas atmósferas de presión se debe someter 1 L de gas medido a 1 atm y – 20º C para comprimirlo hasta 1/2 L cuando la temperatura es 40º C?

19. La densidad del helio es 0,1786 kg/m3 en C.N. Si a una masa dada de helio en C.N. se le permite expandirse hasta alcanzar 1,500 veces su volumen inicial, cambiando la temperatura y la presión ¿Cuál será su densidad resultante?

20. La densidad del oxígeno es 1,43 g/L en C.N. Determine la densidad del oxígeno a 17º C y 700 torr.

21. En una mezcla gaseosa a 20ºC, las presiones parciales de los componentes son: hidrógeno, 200 torr; dióxido de carbono, 150 torr; etileno, 150 torr. ¿Cuál es la presión de la mezcla y el porcentaje en volumen de hidrógeno?

II. SOLUCIONES

1. Una solución de ácido sulfúrico contiene 65% en masa de H2SO4 y sus densidad es 1,55g/ml. ¿cuántos moles del ácido hay en un litro de solución?

2. Cómo se prepararían 50 g de una solución acuosa de AgNO3 de concentración 3 %m/m de AgNO3?

3. Calcule el %m/m de cloruro de sodio, si se disuelven 19,5 g de esta sal en suficiente cantidad de agua para hacer 175 g de solución de NaCl.

4. Calcule el % en volumen de una solución de alcohol metílico preparada mezclando 10,5 ml de alcohol con suficiente agua para dar un volumen total de 70 ml de solución.

5. Un vino contiene 12,0 % de alcohol por volumen. Calcular el número de ml de alcohol en 225 ml de vino.

6. Calcule el % en volumen de una solución de alcohol etílico preparada mezclando 25 ml de alcohol con suficiente agua para dar un volumen total de 125 ml de solución.

7. ¿Cuántos gramos de glucosa contienen 750 mL de una solución de glucosa al 5 % (m/v)?

8. Calcule el % (m/v) de una solución que se prepara disolviendo 15 g de NaOH en agua para dar 250 ml de solución.

9. Calcule el % (m/v) de una solución que se prepara disolviendo 4,2 g de NaCl en agua para dar 12,5 ml de solución.

10. Calcule el volumen de H2SO4 concentrado (densidad 1,19 g/cm3) al 98 % en peso de H2SO4, que contendrá 40 g de H2SO4 puro.

11. Calcule la masa de HCl anhidro en 5,0 cm3 de ácido clorhídrico concentrado (densidad 1,19 g/cm3) que contiene 37,23 % en peso de HCl.

12. ¿Cuánto Na NO3, se debe pesar para preparar 80 cm3 de una solución acuosa que contenga 70 mg Na+ por cm3?

13. Calcule la masa de Al2(SO4)3.18 H2O, se debe pesar para preparar 50 cm3 de una solución acuosa que contenga 40 mg Al3+ por cm3?

14. Una muestra de agua contiene 0,0075 mg de plomo (Pb+2) en 500 ml de solución. Calcule las ppm de plomo en esta muestra.

15. Una solución contiene disueltos iones Cu+2, su concentración es de 0,1 ppm. ¿Cuál es la masa de iones Cu+2 en 1 litro de solución?

16. Calcule la molaridad de una solución preparada disolviendo 0,524 g de carbonato de sodio (Na2CO3) en 250 mL de solución.

17. Calcule cuántos gramos de hidróxido de potasio se necesitan para preparar 625 ml de solución de KOH 0,350 M.

18. Calcule cuántos gramos de bromuro de potasio se necesitan para preparar 500 ml de solución de KBr 0,125 M.

19. Calcule el volumen de una solución de glucosa 1 M que contendrán 10 g de glucosa (C6H12O6).

20. Calcule el volumen de una solución 2 M que contienen 175 g de cloruro de potasio (KCl).

21. ¿Cuál es la concentración molar de una solución que contiene 16 g de CH3OH en 200 cm3 de solución?

22. Calcular la concentración molar de una solución de H2SO4 de densidad 1,198 g/cm3, que contiene 27,0 % en peso de H2SO4.

23. Se disuelven exactamente 100 g de NaCl en suficiente agua para formar 1500 cm3 de solución. ¿Cuál es la concentración molar?

24. Calcular la concentración molal de una solución que contiene 175 g de alcohol etílico (C2H6O) en 450 g de agua.

25. Calcular la concentración molar de una solución preparada con 98 g de ácido sulfúrico puro y 1000 g de agua.

26. Cuál es la molalidad de una solución que contiene 20,0 g de azúcar de caña C12O22O11, disueltos en 125 g de agua?

27. La molalidad de una solución de alcohol etílico C2H6O, en agua es de 1,54 mol/kg. ¿Cuántos gramos de alcohol se disuelven en 2,5 kg de agua?

28. Una muestra de 2,6 litros de agua contiene 192 µg de Pb. ¿Esta concentración de Pb excede el límite de seguridad de 0,05 ppm de Pb por litro de agua potable?

29. Se preparó una solución mezclando 10 moles de alcohol etílico y 10 moles de agua. ¿Cuál es la composición en porcentaje en peso?

30. La densidad de una solución de ácido sulfúrico es de 1,285 g/cm3 y tiene 38,08 % de ácido sulfúrico en masa. ¿Qué volumen de la solución ácida en mL se necesita para proporcionar 125 g de H2SO4?

31. El ácido clorhídrico concentrado disponible tiene una concentración de 37,7 % de

masa. ¿Cuál es su concentración molar? ρ = 1,19 g/mL. 32. Una muestra de 7,14 g de yoduro de potasio se disuelve en 145 g de agua. ¿Cuál

es la molalidad y la fracción molar de KI en la solución? 33. Si se tienen 100 cm3 de agua pura a 4 ºC. ¿Qué volumen de una solución de ácido

clorhídrico de densidad 1,175 g/cm3 y que contenga 34,4 % en peso de HCl se puede preparar?

34. Se pone amoniaco gaseoso por agua, obteniéndose una solución de densidad 0,93 g/cm3 y que contiene 18,6 % en peso de NH3. ¿Cuál es la masa de NH3 por cm3 de solución?

35. Calcule el volumen de ácido de sulfúrico concentrado (densidad 1,835 g/cm3, 93,2 % en peso H2SO4) que se necesita para preparar 500 cm3 de ácido 3N.

36. Determine el volumen de ácido nítrico diluido (densidad 1,11 g/cm3, 19% en peso de HNO3) que puede preparase diluyendo con agua 50 cm3 del ácido concentrado (densidad 1,42 g/cm3, 69,8% en peso de HNO3) Calcule las concentraciones molares y las molalidades de los ácidos concentrados y diluido.

III. PROPIEDADES COLIGATIVAS

1. Calcule la disminución de la presión de vapor ∆P, cuando 10,0 ml de glicerol (C3H8O3) se adicionan a 500,0 mL de agua a 50 ºC. A esta temperatura, la presión de vapor del agua es de 92,5 torr y su densidad es de 0,988 g/mL. La densidad del glicerol es de 1,26 g/mL.

2. Se adiciona 1,00 kg del anticongelante etilnglicol (C2H6O2) al radiador de su auto, el cual contiene 4450 g de agua. ¿Cuáles son los puntos de ebullición y congelación de la solución?

3. ¿Cuál es la concentración mínima de la solución de etilenglicol que protegerá el sistema de enfriamiento de congelarse a 0,00 ºF?

4. Las aguas residuales que se descargan en la corriente de un río por una refinería de azúcar contienen sacarosa (C12H22O11) como principal impureza. La solución contienen 3,42 g de sacarosa/L. Se diseña un proyecto gobierno – industria para probar la factibilidad de remover el azúcar por ósmosis inversa. ¿Qué presión debe aplicarse al aparato a 20ºC para producir agua pura?

5. El etanol C2H5OH, es un alcohol que se ha venido produciendo desde tiempos remotos mediante la fermentación de azúcares, llegando a alcanzarse de esta manera un alcohol con una concentración del 14 %. El etanol que se produce con fines comerciales debe tener una concentración más elevada, por lo que las plantas industriales destilan tales disoluciones acuosas. Calcúlese la concentración (% en masa), con la que llega a cierta planta de destilación una partida de etanol si una muestra acuosa del mismo hierve a 374,15 K. La ke =0,52 K kg/mol; Teº= 373,15 K.

6. La presión de vapor del éter dietílico a 10ºC es 291,8 mmHg. Al disolver 4,16 g de ácido salicílico en 80,7 g de éter, la presión disminuye 8,50 mm Hg. Calcular el peso molecular del ácido salicílico. Fórmula del éter: C4H10O.

7. Calcular la concentración de una disolución de glucosa a 20 ºC, C6H12O6, que es isotónica con una de sacarosa C12H22O11, que contiene 8,36 g en 123 mL de disolución a 10ºC.

8. Una fábrica tiene dispuesto al aire libre un depósito conteniendo 500,0 L de agua. Debido a que con la llegada del invierno la temperatura ambiente puede alcanzar los -10,0 ºC, se ha pensado añadir etanol, al agua del depósito con el fin de impedir su congelación. Sabiendo que la densidad del etanol es 0,789 g/mL, ¿qué volumen del mismo deberíamos añadir? kc(agua)= 1,86 ºC kg/mol.

9. Con el fin de disminuir la temperatura de congelación del agua contenida en un depósito, se disuelve en el mismo y en una concentración del 3% en peso, una sustancia de fórmula empírica (C2H6O)n, originándose un descenso de la presión de vapor a 20,0ºC, de 0,209 mm Hg. Determínese la temperatura de congelación de dicha disolución.

10. Se está usando un evaporador de doble efecto para evaporar una disolución de sacarosa (C12H22O11) que contiene 10% de sólidos en pso, hasta lograr una concentración del 40 %. Determinar cuántos grados centígrados se habrá elevado la temperatura de ebullición de la disolución como consecuencia de este aumento de concentración. ke =0,52 K kg/mol

11. Una empresa farmacéutica envía cierta cantidad de un producto nuevo recientemente sintetizado al laboratorio con el fin de que se determine su peso molecular. Para hacerlo, el químico prepara una disolución disolviendo 0,923 g del compuesto en agua y llevando hasta 25 mL. A continuación mide la presión osmótica de la disolución resultante y encuentra que es de 79,2 mm Hg a 37ªC. Con estos datos determinó el PM del compuesto. ¿Puedes hacerlo tú?

12. Una disolución acuosa de un soluto no volátil congela a 272,35 k. Calcular la molalidad y el punto de ebullición si la constante crioscópica del agua es 1,86 ºC kg/mol y la constante ebulliscópica 0,52 K kg/mol.

13. Una compañía comercializa cierta proteína en recipientes de 100 ml. Cuál será el PM de la misma si cada recipiente continen 2,3 g de proteína y la presión osmótica de esta disolución es de 12,37 mm Hg a 25 ºC.

14. El etanol, es un líquido soluble en agua que congela a -114,1 ºC, razón por la cual es útil su uso como anticongelante en los radiadores de los automóviles. Suponga

que disponemos de un auto cuyo radiador tiene 3,00 L de agua y añadimos al mismo 150 g de etanol del 95%. ¿Congelará el agua del radiador si la temperatura exterior alcanza -3ºC.

15. Determinar la presión de vapor de una disolución de úrea (CO(NH2)2) al 5 % a una temperatura de 25 ºC.

16. En el radiador de un automóvil vertieron 9 L de agua y añadieron 2 L de alcohol

metílico (ρ= 0,8 g/mol). Hecho esto. ¿a qué temperatura mínima se puede dejar el auto al aire libre sin temer que el agua en el radiador se congele.

17. Una disolución acuoso – alcohólica que contiene 15 % de alcohol (ρ= 0,97 g/mol).se cristaliza a -10,26ºC. Hallar la masa molecular del alcohol y la presión osmótica de la disolución a 293 K.

18. A 65ºC hallar la presión de vapor de una disolución que contiene 13,68 g de sacarosa en 90 g de H2O.

19. Calcular a 43 ºC, cuánto disminuirá la presión de vapor de agua si en 540 g de agua se disuelven 9 g de glucosa.