Preguntas de exámenes de Principios de Química y Estructura | Bloque 2 de problemas | B. Ecuación de estado

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

Parte 1. 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 teórica 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 % y redondeada.

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

Parte 2. Calcular la presión teórica que se obtendría si se considerara un gas real que se pudiera tratar según el modelo de Van der Waals, dando la desviación respecto a la idealidad en términos relativos. Dicho modelo de Van der Waals es:

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 redondeado).

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

Parte 3. Expresar las dos contantes de Van der Waals para el CO₂ en el sistema internacional haciendo la aproximación 1 Pa = 10^–5 atm.

(A). Constante característica del gas = 0,361 Pa mol^-2; covolumen = 4,28·10^-5 m³ mol^-1
(B). Constante característica del gas = 3,61·10^-1 J m³ mol^-2; covolumen = 4,28·10^-5 m³ mol^-1
(C). Constante característica del gas = 3,61 Pa m³ mol^-2; covolumen = 4,28·10^-1 m³ mol^-1
(D). Constante característica del gas = 3,61 L² Pa mol^-2; covolumen = 4,28·10^-1 L³ mol^-1

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Parte 1. 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.

Parte 2. 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.

(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.

Parte 3. ¿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 resolverlo

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Parte 1. Se quiere llenar de helio un globo esférico cuyo diámetro una vez hinchado es de 30 metros. Se quiere que la presión dentro del globo hinchado sea de 740 mmHg a una temperatura de 27 ^oC. Suponiendo comportamiento ideal, ¿qué masa de helio se necesita? (Peso atómico del helio: 4).

(A). Unas 2,23 toneladas
(B). Unos 102 kg
(C). Unos 37 kg
(D). Unos 10550 g

Parte 2. Si se reemplaza el helio por el mismo número de moles de hidrógeno, manteniéndose las mismas condiciones de presión y temperatura, ¿qué volumen alcanzaría el globo? (Peso atómico del hidrógeno: 1. Considérese que se comporta como gas ideal).

(A). El mismo que el del globo de helio.
(B). El cuádruple que el del globo de helio.
(C). Un cuarto del volumen del globo de helio.
(D). Aproximadamente 10⁵ L.

Parte 3. Se quiere extraer una parte del helio del interior del globo de manera que, manteniéndose la presión constante, el globo no se deshinche (es decir, siga teniendo un diámetro de 30 m). Para ello, se eleva la temperatura a 127 ^oC. ¿Qué porcentaje en masa del helio se puede extraer?

(A). No se puede extraer nada; si se extrae algo, necesariamente el globo empieza a deshincharse.
(B). El 7%
(C). El 25%
(D). El 79%

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Parte 1. Considerando al ozono un gas ideal, ¿qué volumen ocuparán 48 g de ozono a presión atmosférica y temperatura de 0 grados centígrados? (Peso atómico del oxígeno: 16).

(A). 22,4 L
(B). 33,6 L
(C). 67,2 L
(D). La respuesta es muy diferente a las dadas.

Parte 2. Si por algún procedimiento se consiguiera atomizar completamente las moléculas de ozono, ¿qué volumen ocuparía el producto de la reacción de atomización? (Considerar que dicho producto se comporta como un gas ideal).

(A). 22,4 L
(B). 33,6 L
(C). 67,2 L
(D). La respuesta es muy diferente a las dadas.

Parte 3. El ozono gaseoso es capaz de oxidar al cobre metálico para producir óxido de Cu(II) y oxígeno. Supongamos que encerramos 48 g de ozono en un reactor que dispone de un émbolo móvil con el objetivo de que su volumen varíe libremente y se mantenga en su interior la presión atmosférica (p = 1 atm). Además, el reactor estará termostatizado, de manera que la temperatura en su interior se mantendrá constante e igual a 0 ^oC. Añadimos al reactor cobre metálico en la cantidad estequiométrica exacta para reaccionar con todo el ozono (supongamos que la conversión del ozono será del 100%). ¿Qué volumen ocupará el producto gaseoso de la reacción? (Considerar que los gases implicados son ideales).

(A). 22,4 L
(B). 33,6 L
(C). 67,2 L
(D). La respuesta es muy diferente a las dadas.

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Parte 1. Se quiere llenar con hidrógeno un globo aerostático que se encuentra en la cima de una montaña, donde la temperatura ambiente es de -12 ºC y la presión es de 628 mmHg. El globo vacío pesa 216 kg (incluida la barquilla) y empieza a elevarse cuando el volumen de la bolsa alcanza los 210 m³ de hidrógeno en esas condiciones de p y T. ¿Qué masa de hidrógeno se ha introducido? (Supóngase comportamiento ideal del hidrógeno. Dato: Peso atómico del hidrógeno: 1).

(A). Se obtiene un valor comprendido entre 16 y 17 g de hidrógeno.
(B). Se obtiene un valor superior a 20 kg de hidrógeno.
(C). Se obtiene un valor comprendido entre 500 g y 10 kg de hidrógeno.
(D). Se obtiene un valor distinto de los dados en las otras respuestas.

Parte 2. ¿Qué volumen de helio se habría necesitado para que el globo alcanzara el mismo peso que en el apartado anterior en las mismas condiciones? (Peso atómico del helio: 4; considérese que se comporta idealmente).

(A). Un valor entre 100000 y 110000 L
(B). Un valor entre 80 y 100 m³
(C). Un valor entre 1,4´10⁶ y 1,6´10⁶ L
(D). Un valor diferente al de las otras respuestas

Parte 3. Despreciando el volumen que ocupa la barquilla, estímese la densidad del aire exterior en el momento en que el globo se empieza a elevar.

(A). El valor está entre 0,04 y 0,06 g/cm³.
(B). El valor está entre 1,3 y 1,4 kg/m³.
(C). El valor está entre 800 y 900 g/m³.
(D). El valor está entre 1,0 y 1,2 g/L.

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Parte 1. Van der Waals propuso esta expresión para explicar el comportamiento de los gases reales en vez de como lo hacía la ecuación de estado de los gases ideales: (p + n²a/V²) (V – nb) = nRT. Para el gas CCl₄ los coeficientes de la expresión valen: a = 20,4 L²atm/mol²; b = 0,1383 L/mol. ¿Qué presión ejercen 153,81 g de CCl₄ contenidos en un recipiente de 22,4 L a 273 K suponiendo que este gas tenga comportamiento ideal? (Pesos atómicos: Cl: 35,45; C: 12,01.)

(A). Falta un dato para calcularla.
(B). Se obtiene un valor entre 0,2 y 0,8 atm.
(C). Se obtiene un valor entre 1,2 y 2 atm.
(D). 1 atm

Parte 2. ¿Qué presión ejercería la cantidad dicha de CCl₄ si aplicamos solo la corrección del covolumen?

(A). Se obtiene una presión mayor que la que ejercería el gas ideal.
(B). Se obtiene una presión menor que la que ejercería el gas ideal.
(C). Se obtiene exactamente la misma presión que ejercería el gas ideal porque el covolumen por sí solo no afecta a la presión.
(D). No se puede calcular porque hay que tener en cuenta el otro factor.

Parte 3. ¿Cuánto vale la corrección que hay que hacer a la presión debida a las fuerzas intermoleculares?

(A). 20,4 L²atm/mol²
(B). 0,1383 L/mol
(C). 760 torr
(D). 0,041 atm

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Parte 1. (En estos ejercicios, considérese que se trata con gases ideales). Una mezcla de 14 g de nitrógeno, 40 g de argón y 44 g de un gas desconocido ocupa un volumen de 99,9 L bajo una presión de 1 atm a una temperatura de 25 ºC. ¿Cuál es la masa molecular del gas desconocido? (Pesos atómicos: N = 14, Ar = 40).

(A). Se obtiene un valor muy próximo a 21.
(B). Se obtiene un valor muy próximo a 17.
(C). Se obtiene un valor comprendido entre 28 y 44.
(D). El valor que se obtiene no concuerda con ninguna de las otras respuestas.

Parte 2. Si se retiran los 40 g de argón manteniendo constantes la temperatura y el volumen, ¿qué valor alcanzará la presión?

(A). El valor que se obtiene está comprendido entre 560 y 590 mmHg.
(B). Seguirá siendo de 1 atm.
(C). En torno a 0,5 atm.
(D). Se obtiene un valor que no concuerda con ninguna de las otras respuestas.

Parte 3. A la mezcla inicial (nitrógeno + argón + tercer gas) se añaden 14 g de un cuarto gas cuya fórmula empírica es CH₂. Si se mantiene la presión a 1 atm y la temperatura a 25 ^oC, ¿se puede calcular el volumen que ocupará la nueva mezcla? (Pesos atómicos: C: 12; H: 1).

(A). Sí, se obtiene un valor comprendido entre 99,9 y 120 L.
(B). Sí, se obtiene un valor comprendido entre 120,01 y 130 L.
(C). Sí, se obtiene un valor comprendido entre 130,01 y 140 L.
(D). No.

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Parte 1. La densidad del aire seco es 1,204 g L^–1 a 20 ^oC y 1 atm de presión. Se toma una cierta cantidad de aire seco a 1 atm y se comprime isotérmicamente hasta un determinado volumen. La nueva densidad resulta ser 3,6 g L^–1. ¿Cuál es aproximadamente la nueva presión del gas? (Suponer comportamiento ideal).

(A). 0,33 atm
(B). 1,5 atm
(C). 3 atm
(D). Falta un dato.

Parte 2. Si, manteniendo la temperatura constante, se va modificando la presión poco a poco y se representan gráficamente los valores de la presión frente a los de densidad, ¿qué tipo de representación gráfica se obtendría?

(A). Una recta que pasa por el origen de coordenadas
(B). Una exponencial creciente
(C). Una exponencial decreciente
(D). Una curva polinómica de segundo grado

Parte 3. ¿Cuánto vale, aproximadamente, la masa molecular media o aparente del aire seco, considerando que todos sus gases componentes se comportan idealmente?

(A). 28,1 g mol^–1
(B). 28,9 g mol^–1
(C). 30 g mol^–1
(D). Para calcularla se necesita la composición porcentual en masa del aire seco.