Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2011 (2s) | Soluciones de las preguntas 25, 26 y 27

(BLOQUE 2) 25. (ESTA PREGUNTA, LA 26 Y LA 27 ESTÁN RELACIONADAS.) Se sabe que a una presión de 127 atm y a una temperatura de 27 ºC el aire se comporta de forma ideal. Por otra parte, las fracciones molares de los componentes del aire son, aproximadamente: N₂: 0,78; O₂: 0,21; otros: 0,01, y el peso molecular medio del aire es 28.96 g/mol. ¿Cuál es el volumen molar del aire en esas condiciones?

(A). 22,4 L
(B). El valor está comprendido entre 15 y 20 cm³.
(C). Se obtiene un valor comprendido entre 0,18 y 0,21 L/mol.
(D). Se obtiene un valor que no está de acuerdo con ninguna de las otras respuestas.

Solución: C. pV = nRT. El volumen molar es el volumen para n = 1:  V = RT/p = 0,082·300/127 = 0,194 L.

26. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 25 Y LA 27.) ¿Cuál es la densidad del aire a 127 atm y 27 ºC?

(A). 1 g/cm³ aproximadamente
(B). El valor está comprendido entre 1,2 y 1,4 g/L
(C). Se obtiene un valor entre 140 y 160 g/L
(D). Faltan datos para averiguarlo

Solución: C. La densidad de una sustancia es el cociente entre una masa determinada de la sustancia y el volumen que ocupa. Por supuesto, depende de la temperatura. En las condiciones que nos han dado, y si nos referimos a un mol de aire, podemos escribir r = 28,96/0,194 = 149,28 g/L.

27. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 25 Y LA 26.) Calcular cuántos gramos de oxígeno estarían contenidos en 1 L de aire a 127 atm y 27 ºC suponiendo que el oxígeno se comporte idealmente en dichas condiciones. (El peso atómico del O es 16,00).

(A). El valor está comprendido entre 33 y 36 g.
(B). El valor está comprendido entre 160 y 170 g.
(C). El valor está comprendido entre 80 y 85 g.
(D). Faltan datos para resolverlo.

Solución: A. Podemos calcular el número de moles contenidos en 1 L de aire en esas condiciones a partir de pV = nRT. Se obtiene: n = 5,16 moles de aire. De esos, el 21% son de O₂ (según el dato de fracción molar que nos dan); es decir: 1,084 moles de O₂, que equivalen a 1,084·32 = 34,69 g de O₂ (siendo 32 el peso molecular del O₂).