Septiembre R 2011-2012

Análisis del problema:

En este tipo de problemas se aclaran bastantes conceptos detallado los datos que

dan:

1) Presión de la bomba calorimétrica, una vez enfriados los gases.

Después de la reacción la presión será la suma de las presiones parciales de los

gases resultantes y / o sin reaccionar en el caso de reacciones incompletas

V

RTnP

El volumen podemos obtenerlo de igual modo, de la ecuación de estado de los gases ideales con las condiciones iniciales:

nRTPV => P

RTnV

Resolución:

1) Presión de la bomba calorimétrica, una vez enfriados los gases.

Nos dicen que se hacen reaccionar en la bomba:

- 0,9 g de butano y 2,5 g de oxígeno

- Que las condiciones de oxígeno y butano en la bomba antes de la reacción

eran 101,3 kPa y 20 ºC

1.1. El volumen de la bomba calorimétrica.

Se ha visto en el análisis que el volumen viene dado por:

104.0155,0/58

9,0

104

104

104HCmol

molg

g

M

mn

HC

HC

HC

2.0781,0/32

5,2

2

2

2Omol

molg

g

M

mn

O

O

O

P

RTnnV OHC *

2104 Donde

Kmol

latmR

*

*082,0

KT 29327320

.1atmP

Sustituyendo valores:

litrosatm

KKmollatmOmolHCmol

P

RTnnV OHC 25,2

1

293*./.082,0*.0781,0.0155,0* 21042104

litrosV 25,2

1.2. La presión total después de la reacción y enfriados los gases a 20 ºC.

La reacción que tiene lugar es:

OHCOOHC 222104

Ajustando la reacción:

OHCOOHC 222104 542/13

Es decir con cada mol de butano reaccionan 6,5 moles de oxígeno.

Los gases después de la reacción serán, 0,0035 mol de butano sobrantes y 0,0481

moles de dióxido de carbono producidos.

Después de la reacción la presión será la suma de las presiones parciales de los

gases resultantes y / o sin reaccionar en el caso de reacciones incompletas

V

RTnnP COHC *

2104

La presión parcial de cada uno de los gases después de la reacción será:

V

RTnP HCHC 104104

V

RTnP COCO 22

104HCn Moles de O2 sobrantes

De donde V

RTnnPPP OHCOHC *

21042104

2COn Moles de CO2

Producidos

Sustituyendo valores:

atml

KKmollatmCOmolOmol

V

RTnnP COHCT 551,0

25,2

293*./.082,0*.0481,0.0035,0 222104

atmPT 551,0

Modo de operar en reacciones en las que se sospecha hay reactivo limitante.

Análisis del problema:

Para el problema dado, tenemos:

Reacción que tiene lugar es:

OHCOOHC 222104

Ajustando la reacción:

ClgggOHCOOHC º20222104 542/13

Es decir con cada mol de butano reaccionan 6,5 moles de oxígeno, y obtenemos

4 moles de dióxido de carbono y 5 moles de agua.

Se construye el siguiente esquema:

Moles g

HC 104 g

O22/13 gCO24 lOH25 Totales

Iniciales 015,0/58

9,0

molg

g 078,0

/32

5,2

molg

g

-----

-----

0,093

Reacción 0,012 0,078 0,048 0,060

Finales 0,003 ------ 0,048 ----- 0,051

Donde vemos que inicialmente tenemos 0,093 moles de reactivos, y al final

tenemos 0,003 moles de reactivo sobrante y 0,048 moles (en estado gaseoso) de

productos (no tiene por qué coincidir que los moles de iniciales sean iguales a los

finales)

Resolución:

a) Presión total después de la reacción y enfriados los gases a 20 ºC y 1atm.

Aplicando la ecuación de estado de los gases ideales, para las condiciones

iniciales, tendremos:

nRTPV

Despejando el volumen y sustituyendo datos:

litrosatm

K

Kmol

latmmol

P

RTnV 234,2

1

293*

*

*082,0*093,0

litrosV 234,2

Como el volumen de la bomba calorimétrica permanece constante, la presión

total después de la reacción y enfriados los gases a 20 ºC

Volviendo a aplicar la ecuación de estado de los gases ideales, y teniendo en

cuenta que el volumen de la bomba permanece constante:

nRTPV

Despejando la presión y sustituyendo datos:

atml

K

Kmol

latmmol

V

RTnP 548,0

234,2

293*

*

*082,0*051,0

atmP 548,0

NOTA: Cuando la temperatura final y la inicial coinciden el cálculo se reduce a:

V

RTnP ii =>

i

iP

RTnV => i

i

f

i

i

fff Pn

n

P

RTn

RTn

V

RTnP *

i

i

f

f Pn

nP *