UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

FISICOQUIMICAPROFESOR: Ing. Bolívar Enriquez CALIFICACIÓN:

NOMBRE: Guachamín Celinda FECHA: 11 – Abril – 2013

CURSO: Cuarto Petróleos DEBER N°: 1

TEMA: Ejercicios propuestos

1. Un cilindro de gases licuados contiene 24 Kg de cloro líquido. Calcúlese el volumen que el cloro ocuparía si fuera puesto al estado gaseoso a condiciones normales.

Datos PV=nRT

mCl=24Kg V=[(24000/35.46*2)*0.082*273/1atm)]=7575.63L*(m3/1000L)

p=1atm V=7.57m3

T=273°k

2. Una masa gaseosa pasa de 20°C a 150°C, ocupando a esta segunda temperatura y a la presión de 600mm de Hg, un volumen doble del primitivo. Calcular la presión inicial.

Datos P1V1 P1V1

T1= 20°C +273°k= 293°K T1 T1

T2=150°C +273°k=423°K

P2= 600mm de Hg P1 P2V2 T1 600mmHg*2V1+293°K

V2=2V1 T2V1 423°K+V1

P1= ? P1=831.2mm de Hg

Respuesta: 830 mm de Hg o torr.

3. Con respecto al gas anhídrido sulfuroso (S02), calcular:

a) Su densidad en g/l a 27°C y 2 atm; y

b) Su peso específico.

PV=nRT PM=dRT d=(PM/RT)

d= 2atm*64g/mol

0.082*300ºK 5.20g/L

Pe= dgas/daire

Pe=5.2/.293

Pe=4.02

Respuesta: 5,20g/l 4.02

4. Un bulbo con llave y sin aire, se llena con gas anhídrido carbónico a la Presión del ambiente y por diferencia de pesada se encuentra que contiene 4,40g del gas a una determinada temperatura de T *K. luego se coloca el bulbo en un baño de temperatura constante, que marca a una temperatura de 30°C más alta que la primera. Allí, estando la salida de la llave fuera del agua, se abre ésta hasta que la presión del gas C02 retorna al valor original Entonces el bulbo contiene 3,96g de C02. Calcular el valor de la temperatura °K original.

Datos

P1=1atm PV=nRT

W1=4.40g P=cte

T1=cte P1=P2

T2=T1+30 M1T1=m2T2

P2=1atm 4.40T1=3.96(T1+30)

W2=3.96 CO2 0.44=118.8

T1=270ºK

Respuesta: 270°K

5. Se ha recogido 200ml de nitrógeno sobre agua a 27°C y 710 mm de Hg de presión total. La tensión de vapor a esta temperatura es de 25 mm Hg Calcular el volumen del gas seco a condiciones normales. V = 0.2LN2 Pg = Pt-PvH2OT = 27ºC Pg = (710-25)mmdeHgP = 710mmde Hg Pg = 685mmdeHg

V=(nRT)/P = 0.0834mol*0.082*273.15/1atm = 0.1368L

M=(PVM/RT) = (710/760)*0.2L*28g/mol)/(0.082*(273.15+27ºK) =0.2336g

n= 0.2336/28 = 0.00834 mol.

6. Una mezcla gaseosa de nitrógeno y vapor de agua se introduce en un frasco aire que contiene un deshidratante sólido. Si la presión de 760 mm Hg al comienzo, decae después de un tiempo al valor de equilibrio de 745 mm Hg, calcular:a) La composición molar de la mezcla gaseosa original; y

b) El volumen del frasco, si el agente deshidratante sufre un aumento de peso de 0,150 g, a 20°C. Se desprecia el volumen relativamente muy pequeño del deshidratante.

Datos

PT = 760mm de Hg Pi=PN2+PH2O

PF = 745mm de Hg PF = PN2

M =0.15g XN2= PN2/PT =745/760 =0.98*100% = 98%

T=20ºC XH2O = 1-0.98

%H2O = 0.2*100% = 2%

Pg = Pt-PvH2OPvH2O = Pt-Pg

V= mRT/MP

V = 0.15g*0.082*293.1ºK/18(g/mol)*(15/760)

V= 10.15L

Respuesta: H20 2% molar, 10,2 litros.

7. Cuando una mezcla de 1 mol de S02 y Vi mol de 02 se calienta a 1000°K, en presencia de un catalizador conveniente para esta reacción, el 46% en moles de S02 se convierte en 503, siendo la presión total de equilibrio, quiere decir en el término de la reacción parcial, de 1 atm. Calcular las presiones parciales finales de los gases componentes del sistema.

Datos

nSO2 = 1mol 2SO2 + O2 = 2SO3

nO2 = 0.5 mol

T =1000ºK

Pt =1atm

2SO2 O2 2SO3

ni 1 0.5 -------

Mol disociada 46/100 0.5*(46/100) -------

Mol formada ------- ------- 46/100

N equilibrio 0.54 0.27

nT = 0.54 +0.27 +0.46 = 1.27 Xi = 0.27/1.27

PO2 = 0.27/1.27 = 0.213

PSO2 = 0.54/ 1.27 =0.425

PSO3 = 0.46/1.27 =0.362

Respuesta: 503 0,362; S02 0,425; 02 0,213 atm.

8. Una mezcla gaseosa posee la composición siguiente: 02....20.1% ; N2 68.8% ; NH3.... 11,1%. Hallar su composición en volumen.

%V de O2 = nO2/nT =(20.1/32)/[(20.1/32)+(68.8/28)+(11.1/17)]*100% = 16.8%

%V de N2 = nN2/nT = (68.8/28)/[(20.1/32)+(68.8/28)+(11.1/17)]*100% = 65.73%

%V de NH3 = nNH3/nT = (11.1/17)/[(20.1/32)+(68.8/28)+(11.1/17)]*100% =17.47%

9. Cuando en un frasco de 22,4 litros, manteniendo a 0°Cy al comienzo lleno de aire a latm se agrega 71g de gas cloro. Hallar el peso molecular promedio de la mezcla.

V = 22,4 ltP = 1 atmT = 0

m = 71 g Cl2

Respuesta: 50g/mol.

10. Una mezcla gaseosa de 0,10 g de H2 y 0,10g de N2 se conserva a 1 atm y 27°C. Calcular el volumen del recipiente suponiendo que no hay reacción entre dos gases.

Pv=nRT V nRT

P

VH2 (0.1/2)mol*0.082*(27°C+273°k) 1.23L

1atm

VN2 (0.1/28)*0.082*(27°C+273°K) 0.08786L

1atm

VT= V1+V2

VT= 1.23L+0.08786L VT=1.31786L

Respuesta: 1,32 litros.

11. Cuando 2 litros de gas amoniaco a 27°C y 1 atm, se calienta a 300° C, su presión se eleva a 5 atm. Hallándose disociado el amoniaco en estas condiciones en un 80%, calcular el volumen de la mezcla final.

P1 = 1atmV1 = 2 ltT1 = 27 T2 = 300 P2 = 5 atm

0,081- α α 3α

α = 0,0324

Respuesta: 1.37 litros.

12. - Cuando una mezcla de 2 CH4 y H2S se calienta a 973°K, tiene lugar parcialmente la reacción:

CH4(g) + 2 H2S(g)= CS2(g) + 4 H2(g)

Y el volumen final es de 259 litros a 973°K y a 1 atm de presión total en el equilibrio. Calcúlese la presión parcial de cada gas en la mezcla gaseosa final.

T = 973 V = 259 ltP = 1 atm

2 – α 1 - 2 α α 4 α

: 2 - 0,123 = 1,877 : 1 – 2(0,123) =0,754

: 0,123 : 4(0,123) =0,492

Respuesta: pCH4 = 0,578; pH2S= 0.233; pCS2= 0.038; pH2 = 0.151 atm.

13. - Cuando se determina el peso molecular del vapor de yodo a 842°C y 1 atm, se obtiene M= 231. Calcular el % de disociación en átomos.

Datos

Respuesta: 9.88%

14. - Calcular la temperatura a la cual la velocidad cuadrática media de la molécula de nitrógeno es de lOOOm/s.

Respuesta: 851°C.

15. - Calcule las velocidades relativas de difusión de los gases del UF6, preparados a partir de los dos isotopos del uranio: U-235 y U238. Debe resolverse el problema usando 7 cifras significativas en los factores.

M238 = 352 g/molM235 = 349 g/mol

Respuesta: 1.004

16. - Los datos indicados a continuación se refieren a la densidad a =°C del gas acetileno en g/l a las presiones en atm indicadas.

Presión....…………0.250.... 0.500............. 0.750....... 1.00

Densidad............0.29123… 0.58410..... 0.87855 1.1747

Calcular mediante el método de las densidades límites, el peso molecular del acetileno y el peso atómico del carbono, adoptando como peso atómico del hidrogeno el valor de 1.008.

Por extrapolación: 1,163 =

1,1747

1,17141,1682

1,16492

0,25 0,5 0,75 1

0%

20%

40%

60%

80%

100%

P

d/P

P 0,25 0,5 0,75 1

d/P 1,1747 1,1714 1,1682 1,16492

1 2 3 4

M = 1,163 * 0,082 * 273M = 26,035

Parte b)

C2H2

MC2H2= 26.036g/molMH2= 2*(1.008g/mol) = 2.016g/mol

MC2 = (MT-MH2)/2=(26.036g/mol – 2.016g/mol)/2=12.010g/mol

Respuesta: 26.036; 12.0102.34.- Los datos indicados a continuación se refieren a la densidad a 0,0 °C del gas acetileno (C2H2), en g/l, a las presiones en atm indicadas.Presión 0,250 0,500 0,750 1,00Densidad 0,29123 0,58410 0,87855 1,1747Calcular mediante el método de las densidades limite, el peso molecular del acetileno y el peso atómico del carbono, adoptando como peso atómico del hidrógeno el valor de 1,008.

Por extrapolación: 1,163 =

M = 1,163 * 0,082 * 273M = 26,035

2.35.- La temperatura de un gas se ha elevado desde 0°C hasta 600°C y su presión ha aumentado en un 100%. Computar en % la modificación sufrida por el volumen.

T1=273K

T2=873K

P1=Po

P2=(Po+100%Po)

P2=2Po

2.36.- Un cilindro de 10 litros de capacidad contiene un gas de 20 °C y 5,00 atm. El gas se escapa a razón de 20 ml, medidos a condiciones normales, por minuto. Calcúlese la presión del gas que queda en el cilindro al cabo de 10 horas, suponiendo que la temperatura permanezca constante a 20 °C. PV=nRT PV=nRT

V=20ml/min

T=273°K n= 8,93x n= 2,08 moles

P=1atm n=0,5358 mol en 10h nT=2,08mol-0,5358mol nT=1,5442mol

P=3,71 atm2.37.- Calcular el peso especifico de los vapores de éter etílico, (C2H5)2O , en su punto de ebullición de 34,6°C y 1 atm ( con respecto al aire en las mismas condiciones).

C2=12x2=24moles=48g/mol

H5=1x5=5moles=10g/mol m (aire)=(1,293g/l)(22,4L)=28,963grO=16g/mol PV=nRT

PM= 74 g/mol

2.38.- Un volumen de 500 litros a condiciones normales de cloro, se permitió que se expandiera a 1000 litros. Calcular la masa de 100 litros del gas experimentado.V1=500L 500L 1000LV2=1000L 100L X=200L

m=?

2.39.- Calcular la densidad promedio a 20°C y 1 atm de una mezcla gaseosa formada por un volumen de CH4 y dos volúmenes de C2H6.

2.40.- A220°C y 747 mm de Hg, una masa de 1,388 g de cierta sustancia orgánica, ocupa un volumen de 420ml. El análisis de la sustancia de la composición en peso siguiente: C…

70,60%; H…. 5,88%; O…. 23,52%. Calcular el peso molecular de la sustancia y su formula molecular. PV=nRT

P=0,982 atm

m=1,388g

V=0,42 L M=136,05 g/mol

FE=

FM = 2 C8H8O2

2.41.- Un cilindro de 1m3 de capacidad contienen 2,00kg e aire seco a 15°C. Basándose en la composición en peso siguiente del aire seco: O2… 23,5% Y N2… 76.5%. Calcular:a) Las presiones parciales del oxigeno y nitrógeno, y b) La presión total del aire.

V= 1m3 O2 : 23,5 %

M=2kg N2 : 76,5%

T=288 °K nt = 69,33 mol

2.42.- Un cilindro de un litro de capacidad, que contiene un gas a la presión de 5 atm, se pone en comunicación con otro cilindro que contiene 10 litros de aire a 1 atm y a la misma temperatura. Determínese la presión de la mezcla de los dos gases, admitiéndose que no existe contracción, ci que se produce reacción química alguna.

DatosP=5 atm V2= 10 l T= cteV= 1 l P2= 1 atm

P=(P1+P2)/2 P=(6 atm)/2 P=3 atm

2.43.- Cuando en un frasco de 3,00 litros se introduce 6,40 g de SO2 y 4,26 g de Cl2, ocurre una combinación parcial entre ellos según SO2(g) + Cl2(g) SO2Cl2 (g) ( cloruro de silfurilo)Y la presión total a 463 °K alcanza 1,69 atm. Calcular la presión parcial de casa gas en la mezcla final. SO2(g) + Cl2(g) SO2Cl2 (g)

0,1 – 0,06-

nT= 0,1- +0,06- + V=3L

nT= 0,16 – P=1,64atm

0,133=0,16- T=463K

=0,027

2.44.- Se ha encontrado que a 55°C, un recipiente contiene una mezcla gaseosa de 1,15 moles de N2O4 en equilibrio con 2,00 moles de NO2. Calcular el grado de disociación del N2O4 a esa temperatura.DATOST = 55 oC = 328 Kn N2O4 = 1,15 molesn NO2= 2 moles

SOLUCION

N2O4 NO2

(1- ) 2

i= (1- α)+ 2 α2= (1,15- α)+2 α

= 0,85

%Disociación= x 100 %

%Disociación= %Disociación= 73,9 %

2.45.- En un frasco de 1050 ml de capacidad, había gas NO a 27 °C y una presión de 0,229 atm. Luego se introdujeron 0,00413 moles de vapor de bromo, produciéndose parcialmente la reacción : 2NO (g) + Br2 (g) 2NOBr (g). y la presión aumentó a 0,254 atm. Calcular los moles de bromo que reaccionan. V= 1050ml PBr2= 0,254atm – 0,229atm

TNO = 27°C PBr2 = 0,025atmPNO = 0,229 atm PV=nRT

N Br2 = 0,00413 moles

Pt= 0,254 atm

2.46.- Calcular la densidad en g/l y ha condiciones normales, de un gas que se difunde a través de una pequeña abertura en 10 minutos, sabiendo que el hidrogeno se demora 2minutos bajo las mismas condiciones. Gas H2t1= 10 min t2= 2min

2.47.- Un bulbo de densidades gaseosas pesaba 29,3215 g cuando esta vacio. Llenado con CO2 a 40°C y 1 atm, pesó 30,0079g. Llenado con una mezcla gaseosa de CO Y CO2, bajo las mismas condiciones, pesó 29,9330 g. Calcúlese el porcentaje volumétrico o molar del CO en la mezcla gaseosa última. mg= 29,3215 g Mco+ Mco2 +29,3215g=29,9330gmCO2+mg=30,00798g Mco + Nco2=0,6115mCO2=0,6864g P=1atmTCO2=1atm T=40°C

2.48.- Un m3 de aire a 27°C y 1 atm se comprime hasta un volumen de 5,00 litros, a temperatura constante. Calcular la presión final, empleando la ecuación de Van der Waals.V=1m3 PV=nRT

T=27°C

P=1 atm

P=0,948763 atm

Constantes empíricas para el aire

a=3Vc2Pc=3(5)2L(1)=

2.49.- Hallar el volumen de 64 g de gas CH4 a 200atm y 0 °C, sabiendo que su factor de compresibilidad “z” es igual a 0,79. PV= znRT

2.50.- A 0,00 °C, se tienen las mediciones siguientes para el NH3 gaseoso:P atm) Ρ (g/l) 1 0,771692/3 0,51182½ 0,382931/3 0,25461

Calcular el peso molecular del amoniaco (NH3) por el método de las densidades limites, y el peso atómico del nitrógeno sabiendo que el peso atómico del hidrógeno es de 1,008.

ρ/P

2.51.- Conociendo que el volumen con 5 cifras significativas de la constante R es de 0,082056 l.atm.mol-1. Grado -1 y que 1 atm en unidades SI equivalen a 101325 N.m-2, calcúlese el valor de R también con 5 cifras significativas, expresando en J.mol-1.gramo-1.R=0,082056 atm.L/°K.mol = 101325 N/m2

R= )= 8,306857 J/mol.°K