Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2019 (2s) | Soluciones de las preguntas 25, 26 y 27

(BLOQUE 2) 25. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS) 1 mol de dióxido de carbono a 373 K ocupa un volumen de 536 mL a una presión de 50.0 atmósferas. Calcular la presión que se obtendría si se considerara un gas ideal y dar su desviación respecto a la idealidad en términos relativos (es decir, desviación absoluta dividida por valor experimental), expresándola en % sin decimales.

(A). 76 %
(B). 24 %
(C). 14 %
(D). Se obtiene un valor muy diferente a los de las otras respuestas.

Solución: C. Si se considerara un gas ideal, tendría una presión que es fácil calcular por la ecuación de estado de los gases ideales: p = nRT/V = 1·0,082·373/0,536 = 57,1. La desviación es: (|57,1 – 50| / 50)·100 = 14,2 %.

26. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS) Hacer lo mismo que en el problema anterior, pero en este caso tratando al gas como “real” según el modelo de Van der Waals:

siendo el valor del covolumen 0.0428 L mol^-1 y valiendo la constante característica del gas 3.61 L² atm mol^-2 (dar el resultado sin decimales).

(A). 1 %
(B). 4 %
(C). 7 %
(D). 14 %

Solución: A. Sustituyendo valores:

Despejando p se obtiene p = 49,4. La desviación relativa es: (|50 – 49,4| / 50)·100 = 1,2 %

27. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS ANTERIORES ESTÁN RELACIONADAS). Expresar las dos constantes de Van der Waals para el CO₂ en el sistema internacional haciendo la aproximación 1 Pa = 10^–5 atm.

(A). a = 3,61·10^-1 J m³ mol^-2; b = 4,28·10^-5 m³ mol^-1.
(B). a = 3,61·10^-1 Pa mol^-2; b = 4,28·10^-5 m³ mol^-1
(C). a = 3,61 Pa m³ mol^-2; b = 4,28·10^-1 m³ mol^-1
(D). a = 3,61 L² Pa mol^-2; b = 4,28·10^-1 L³ mol^-1

Solución: A. La constante b = 0.0428 L mol^-1 es fácil de transformar. Solo hay que tener en cuenta que 1 m³ = 1000 L:

b = 0.0428 L mol^-1·(1 m³ / 1000 L) = 4,28·10^-5 m³mol^-1.

Para pasar la constante a hay que tener en cuenta que la unidad de presión en el sistema internacional es el pascal (Pa) y que podemos aproximar 1 atm a 10⁵ Pa:

a = 3.61 L² atm mol^-2·(10⁵ Pa / 1 atm)(1 m³ / 1000 L)²·= 3,61·10^-1 Pa m⁶ mol^-2, que se puede transformar en 3,61·10^-1 J m³ mol^-2 si se tiene en cuenta que 1 Pa = 1 N m^-2 (ya que la presión se define como la fuerza dividida por la superficie) y que 1 J = 1 N m, ya que la energía (o el trabajo) es la fuerza por la distancia.