Examen de Principios de Química y Estructura – Septiembre 2024 | Soluciones de las preguntas 3 y 4

(TEMA 3) 3. Indicar cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera:

(A). El volumen ocupado por un gas ideal es una constante cuyo valor es 22,4 L.
(B). Normalmente, cuando un sólido pasa al estado líquido las partículas se ordenan.
(C). La temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es igual a 1 atm se denomina punto normal de ebullición.
(D). El calor absorbido por un mol de sustancia para pasar del estado sólido al líquido, a una temperatura y presión determinadas, se denomina calor o entalpía de sublimación.

Solución: C. Se puede considerar que las partículas constitutivas de los sólidos (átomos o moléculas) están más ordenadas que las de los líquidos. Esto es obvio en los sólidos cristalinos, pero también cabría decirlo incluso de muchos sólidos amorfos.

El calor absorbido por un mol de sustancia para pasar del estado sólido a líquido, a una temperatura y presión determinadas, se denomina calor o entalpía de fusión.

El volumen ocupado por un gas ideal no es un valor constante, pues depende de la presión y la temperatura.

(TEMA 3) 4. En un contenedor cerrado de cierto volumen fijo V se tiene gas flúor a una temperatura T y presión de 2 atm. Se introduce gas H₂ en el contenedor hasta que la presión parcial del H₂ sea de 0,5 atm manteniendo T constante. ¿Se podría calcular la fracción molar de H₂ en la mezcla? Si no, decir qué datos faltan. (Suponer que ambos gases se comportan idealmente).

(A). Sí, 0,17.
(B). Sí, 0,20.
(C). No; faltan los valores de V y T, pero no los de los pesos moleculares.
(D). No; faltan los valores de V, T y los pesos moleculares de H₂ y F₂.

Solución: B. La presión parcial de un gas G se puede calcular a partir de la ecuación de estado:

p_G = n_G RT / V

siendo n_G el número de moles de ese gas y V el volumen total del contendor. Por lo tanto, la presión parcial no depende del número de moles de otros gases presentes también en el contenedor.

Esto quiere decir que la presión parcial del F₂ en la mezcla con H₂ será la misma que la presión del F₂ antes de introducir el H₂, es decir, 2 atm.

Pero la presión total aumentará al introducir el H₂.

Como la presión parcial ejercida por el F₂ es 2 atm y la ejercida por el H₂ es 0,5 atm, la presión total de la mezcla será de 2,5 atm.

Por otro lado, la presión parcial de un gas es su fracción molar en la mezcla (χ) multiplicada por la presión total.

p_H₂ = χ_H₂ p

Solo queda despejar χ_H₂ y sustituir datos:

χ_H₂ = p_H₂ / p = 0,5 / 2,5 = 0,2