Preguntas de exámenes de Principios de Química y Estructura | Bloque 2 de problemas | C. Teoría cinético-molecular de los gases

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

Parte 1. Disponemos de una masa m de gas hidrógeno, H₂ o (¹₁H)₂, y de la misma masa de la especie isotópica de deuterio, D₂ o (²₁H)₂, contenidas en sendos recipientes cerrados del mismo volumen. La temperatura absoluta que se mide en el recipiente de H₂ es el doble que la del D₂. ¿Qué relación aproximada existirá entre las presiones ejercidas por ambos gases? (Considerar que tienen comportamiento ideal).

(A). p_H₂ ≈ 4 p_D₂
(B). p_H₂ ≈ 2 p_D₂
(C). p_H₂ ≈ ½ p_D₂
(D). p_H₂ ≈ ¼ p_D₂

Parte 2. ¿Qué se podría hacer para igualar las presiones?

(A). Igualar las temperaturas.
(B). Extraer D₂ del recipiente que lo contiene.
(C). Cuadruplicar el volumen del recipiente de H₂.
(D). Bajar la temperatura en el recipiente de D₂.

Parte 3. ¿Cuál es, aproximadamente, la relación de velocidades de difusión del hidrógeno y el deuterio, u_H₂ /u_D₂, a 0 ^oC y 1 atm? (Suponer que ambos gases se comportan idealmente).

(A). 1
(B). 1,41
(C). 2
(D). 4

Parte 1. Cada 100 moles de aire contienen aproximadamente 78 moles de N₂, 21 de O₂ y 1 de otros gases. Se tienen en una vasija 20 litros de aire a presión atmosférica y a temperatura ambiente (T = 298 K). Llamaremos Ē_c,m(1) a la energía cinética media molar de las moléculas en la vasija. Este aire se trasvasa a otro recipiente en el que ocupa 15850 cm³ a presión atmosférica. Lógicamente, la operación de trasvase supone un cambio de temperatura. Se deja que espontáneamente el aire de este segundo recipiente alcance la temperatura ambiente (T = 298 K). En ese momento, la energía cinética media molar de las moléculas es Ē_c,m(2). ¿Cuáles son los valores de Ē_c,m(1) y Ē_c,m(2)?

(A). 21,34 y 16,91 J/mol, respectivamente
(B). 7,23 y 5,73 kJ/mol, respectivamente
(C). 3,72 kJ/mol en ambos recipientes
(D). Se obtienen dos valores diferentes entre sí y muy diferentes a los de las otras respuestas.

Parte 2. Sabiendo que la energía cinética media y la velocidad cuadrática media guardan entre sí la misma relación que la energía cinética y el cuadrado de la velocidad en Mecánica, calcular la raíz cuadrada de la velocidad cuadrática media de las moléculas de N₂ y la de las moléculas de O₂ a 298 K. (Masa atómica del N = 14; del O = 16.)

(A). Ambos gases tienen el mismo valor de la raíz cuadrada de la velocidad cuadrática media (25,17 ms^–1).
(B). Las raíces cuadradas de las velocidades cuadráticas medias de ambos gases son distintas pero sus valores están en torno a medio kilómetro por segundo.
(C). La del N₂: 1,21 m/s; la del O₂: 1,08 m/s.
(D). Los valores que se obtienen son muy diferentes de los de las otras respuestas.

Parte 3. ¿A qué temperatura debe estar el aire para que la velocidad cuadrática media de las moléculas de N₂ sea de 40 ms^–1?

(A). 1,8 K
(B). 18 K
(C). 180 K
(D). El valor que se obtiene es muy diferente de los de las otras respuestas.

Parte 1. Se dispone de dos recipientes cerrados rígidos A y B, de 2,0 L y 3,0 L, respectivamente, ambos a temperatura ambiente (20 °C), separados por un conducto con una llave que inicialmente está cerrada. El recipiente A contiene metano a la presión de 475 mmHg y en B hay helio a la presión de 1,25 atm. ¿Cuántos gramos de metano hay en el recipiente A y cuántos de helio hay en el B? (Datos: Pesos atómicos aproximados: C: 12; H: 1; He: 4. Considérese que ambos gases se comportan idealmente).

(A). Aprox. 0,832 g de metano y 1,248 g de helio.
(B). Aprox. 0,832 g de metano y 0,624 g de helio.
(C). Aprox. 12,2 g de metano y 18,3 g de helio.
(D). Se obtienen masas de metano y helio muy diferentes a las señaladas en las otras respuestas.

Parte 2. Suponiendo que la temperatura del sistema no se modifica, ¿cuál será la presión del conjunto tras abrir la llave y dejar que los gases se mezclen, manteniendo la temperatura a 20 ^oC?

(A). Aprox. 2,5 atm
(B). El valor que se obtiene, en mmHg, está comprendido dentro del intervalo [700, 720]
(C). Aprox. 25 atm
(D). Se obtiene un valor de presión diferente a los de las demás respuestas.

Parte 3. Una vez conectados ambos recipientes y permitida la mezcla de los gases, se abre un diminuto orificio para dejar que se efundan al exterior, donde la temperatura es de 20 ºC y la presión de 1 atm. ¿Cuál será la relación de velocidades de efusión u_He/u_CH₄?

(A). Aprox. 2
(B). Aprox. 1,41
(C). Aprox. 4
(D). 1.

Parte 1. (En estos ejercicios, considérese que se trata con gases ideales.) A 0º C y 1 atm la velocidad de difusión de cierto gas A se puede expresar como v_A = 0,848v_Ne, siendo v_Ne la velocidad de difusión del gas neón en las mismas condiciones. ¿Cuál es la masa molecular del gas A, sabiendo que el peso atómico del Ne es 20,18?

A). Se obtiene un valor comprendido entre 17 y 21
(B). Se obtiene un valor comprendido entre 36 y 40
(C). Se obtiene un valor en torno a 80
(D). No se obtiene ninguno de esos valores

Parte 2. ¿De cuál de los siguientes gases se podría tratar A?

(A). N₂
(B). SO₃
(C). H₂
(D). Butano

Parte 3. ¿Cuál será la densidad del Ne a 120º C y 1,3 atm?

(A). Se obtiene un valor comprendido entre 0,600 y 0,700 g/L
(B). Se obtiene un valor comprendido entre 1,000 y 1,200 g/L
(C). Se obtiene un valor superior a 1,300 g/L
(D). Se obtiene un valor no comprendido en los otros intervalos

Parte 1. A presión atmosférica y a la temperatura de 20 ºC y suponiendo comportamiento ideal, ¿cuál es densidad del gas hidrógeno? (Peso atómico del hidrógeno: 1.)

(A). Un valor entre 0,07 y 0,09 g/L
(B). Un valor entre 22 y 25 L/mol
(C). Un valor entre 70 y 90 mg/cm³
(D). Un valor entre 0,03 y 0,07 g/L

Parte 2. Se permite que se difundan mutuamente gas hidrógeno y un gas desconocido, comprobándose que la velocidad de difusión del hidrógeno es el cuádruple de la velocidad de difusión del otro gas. ¿Cuál es la densidad de este último a presión atmosférica y 20 ºC de temperatura?

(A). El cuádruple de la del hidrógeno
(B). La cuarta parte de la del hidrógeno
(C). Un valor entre 1,2 y 1,4 g/cm³
(D). La del hidrógeno multiplicada por 16

Parte 3. ¿Cuál es el peso molecular del otro gas?

(A). Aproximadamente 4
(B). Aproximadamente 8
(C). Aproximadamente 16
(D). Aproximadamente 32