(Proceso isotérmico)

SAPTIMA PRÁCTICA DIRIGIDA DE QUÍMICA UNMSM

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OCTAVA PRÁCTICA DIRIGIDA DE QUÍMICA UNMSM

TEMA: ESTADO GASEOSO Y SOLUCIONES

ESTADO GASEOSO

Es uno de los tres estados de agregación de la materia, se caracteriza principalmente porque las moléculas se encuentran grandemente distanciados, esto, porque las fuerzas de repulsión entre ellas es mucho mayor que las fuerzas de atracción

� Compresibilidad� Expansibilidad� Difusión� Efusión

Son parámetros termodinámicos que determinan el comportamiento del estado gaseoso.

A) PRESIÓN (P)

B) VOLUMEN (V)

PROPIEDADES GENERALES DE LOS GASES

VARIABLES DE ESTADO

1 atm < > 760 mmHg < >101,3 kPa

1 L < > 103 mL < >103 cm < > 1 dm3

C) TEMPERATURA (T)

°�

�� °� � �

�� � ��

�� � �

K = °C + 273

Llamado también ecuación de estado, relaciona matemáticamente las variables de estado (P, V, T) yla cantidad de gas (moles).

P. V = R. T. n

ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES IDEALES

P. = T. R . D

R = 0,082 R = 62,4 Kmol

Latm

..

Kmol

LmmHg

..

D: Densidad del gas (g/L)

1. CONDICIONES NORMALES (C.N) Un gas se encuentra en condiciones normales (C.N) cuando:

2. VOLUMEN MOLAR (V m) Es el volumen ocupado por una mol de gas a ciertas condiciones de presión y temperatura. A condiciones normales:

CONCEPTOS IMPORTANTES

P = 1 atm = 760 mmHg T= 0°C = 273K

1 mol-g (gas) ��������� 22,4L

ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES

condición inicial condición final

P1, V1, T1 P2, V2, T2

1 1 2 2 i i

1 2 i

P V P V P V.......... cte

T T T= = = =

Es aquel tipo de proceso, donde una de las variables de estado del gas (P, V, T) permanecen constante. Encontramos tres leyes fundamentales:

1. LEY DE BOYLE MARIOTTE (T: CTE)

PROCESOS RESTRINGIDOS

P1 . V1 = P2 . V2

E) 32 g/mol

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4.

3.

2.

(Proceso isocórico o isométrico)

(Proceso isobárico)

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalec imiento de la Educación ”

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2. LEY DE CHARLES (P: CTE)

V1 V2

= T1 T2

3. LEY DE GAY LUSSAC (V: CTE)

P1 P2

= T1 T2

1. Marque la secuencia correcta de verdad (V) o falsedad (F), respecto a los gases. I. Sus moléculas se encuentran muy separadas

entre sí y presentan bajas fuerzas de repulsión. II. A temperaturas bajas y a presiones elevadas,

se consideran como ideales. III. Presentan baja densidad y su atracción

intermolecular se considera nula. IV. Presentan propiedades como la expansión, la

compresibilidad y la difusión.

A) VVFF B) VFVF C) FVFF D) FFFV E) VFFV

Una muestra de 30 mL de gas flúor se calienta desde 27 °C hasta 177 °C a presión constante, ¿cuáles su volumen final en litros?

A) 4,5 x 102 B) 4,5 x 10-2 C) 4,5 x 10-3 D) 4,5 x 10-1 E) 4,5 x 101

Calcule la masa molecular de una sustancia gaseosa, sabiendo que 0,427 g de la misma ocupa un volumen de 328 mL a 1 atm de presión y 27 °C.

Dato: R = 0,082 atm.L.mol−1·K−1

A) 16 g/mol B) 32 g/mol C) 48 g/mol D) 60 g/mol E) 64 g/mol

Se expanden 50 litros de un gas ideal a 17 °C y 780mmHg hasta ocupar un volumen de 30 litros, a la vez que la presión ha adquirido el valor de 650 mmHg. Calcule la temperatura final del gas en °C.

A) –128 B) 145 C) – 145 D) 128 E) 273

Según la reacción: K + H2SO4 → K2SO4 + H2, los gramos de potasio necesarios para producir 10 litros de H2 a 400 K y 166 kPa son:

Pesos Atómicos: H= 1, O= 16, S = 32, K = 39 R = 8,3 kPa.L.mol−1·K−1

A) 19,5 B) 15,0 C) 39,0 D) 58,5 E) 78,0

Una mezcla formada por 0,15 moles de H2 y 0,30 moles de He se encuentra sometida a una presión de 1,20 atm. ¿cuál es la presión parcial, atmósferas del H2 y He?

A) 0,8 y 0,4 B) 0,6 y 0,6 C) 0,4 y 0,8 D) 0,2 y 1,0 E) 0,5 y 0,7

¿Cuál será la presión total en el interior, en atmósferas, de un recipiente de 2 L que contiene 1 g de He, 14g de CO y 10g de NO a 27 C?

Datos: PA. He = 4; C= 12; N = 14; O = 16 R = 0,082 atm.L.mol−1K−1

A) 8,03 B) 10,25 C) 9,23 D) 13,33 E) 12,5

¿Cuál debe ser la presión, en mmHg, de una muestra de oxígeno molecular, que está a 47°C para que su densidad sea 1,5 g/L?

Datos: Peso Atómicos: O= 16 R = 62,4 mmHg.L.mol−1·K−1

A) 936 B) 624 C) 639 D) 426 E) 369

Una muestra de metano (CH4) se escapa a través de un pequeño agujero en 40 s y un gas desconocido, en condiciones idénticas, necesita de 80 s ¿Cuál es la masa molar del gas desconocido?

A) 4 g/mol B) 8 g/mol C) 16 g/mol D) 64 g/mol

SEMANA N°8: ESTADO GASEOSO

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Un recipiente de 1,00L se llena con 2,00L de N2

a 300 mmHg y con 2,00L de H2 a 80 mmmHg. Determine la presión de la mezcla en el recipiente.

A) 380 B) 600 C) 760 D) 700 E) 680

En la combustión completa de 3,8g de CS2, ¿cuántos litros, en C.N, de SO2 se producen y cuántas moles de CO2 se forman? P.A (S=32; C=12)

CS2 + O2 → CO2 + SO2

A) 2,24 y 0,05 B) 1,12 y 0,05 C) 1,79 y 0,04

D) 22,4 y 0,5 E) 0,89 y 0,04

Indique el cambio respectivo que ocurre, como resultado de un aumento de las fuerzas intermoleculares, en cada una de las siguientes propiedades de los líquidos:

I. Presión de vapor II. Punto normal de ebullición III. Tensión superficial IV. Viscosidad

A) Aumenta, aumenta, disminuye, disminuye B) Disminuye, aumenta, disminuye, disminuye C) Aumenta, disminuye, aumenta, disminuye D) Disminuye, aumenta, aumenta, aumenta E) Disminuye, aumenta, disminuye, aumenta

13. Señale la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) con respecto a las propiedades de los líquidos. I. A mayor fuerza intermolecular menor es la

tensión superficial. II. Al aumentar la temperatura, la viscosidad

disminuye. III. Líquidos con baja presión de vapor tienen

alto punto de ebullición.

A) FFV B) VFV C) FVV D) FFF E) VFF

Las sustancias que tienen mayor y menor punto de ebullición respectivamente son:

I. C2H6 II. CH3CH2OH III. H 2O IV. CH3OCH3

A) I y II B) II y III C) IV y II D) III y IV E) IIII y I

SISTEMAS DISPERSOS

Los sistemas dispersos son mezclas de dos o más sustancias simples o compuestas en la que una fase es dispersa o discontinua, generalmente en menor cantidad, y otra es dispersante o continua, generalmente en mayor proporción.

Clasificación de los sistemas Dispersos

Las suspensiones se definen como dispersiones heterogéneas, donde la sustancia dispersada, sedimenta fácilmente, al encontrarse en reposo. El tamaño de sus partículas es mayor de 100 nm. Se puede separar a través de filtración, decantación, etc. Ejemplos: jarabes, tinta china, agua turbia mylanta, leche de magnesia, etc.

Son mezclas intermedias entre las soluciones y las dispersiones. Sistemas en los que un componente se encuentra disperso en otro, pero las entidades dispersas son mucho mayores que las moléculas del disolvente. El tamaño de las partículas dispersas está en el rango de 10 a 100 nm. Sus partículas no se pueden apreciar a simple vista, se encuentran enmovimiento continuo sin sedimentar. Ejemplos: la gelatina, niebla, humo, mayonesa, clara de huevo, etc. Entre las propiedades generales de los coloides tenemos:

� Efecto Tyndall: Se conoce como efecto Tyndall, al fenómeno a través del cual se hace presente la existencia de partículas de tipo coloidal en las disoluciones o también en gases, debido a que éstas son capaces de dispersar a la luz.

� Movimiento Browniano: Las partículas dispersas en sistemas coloidales se mueven constantemente en zigzag, este movimiento se debe a choques que se dan entre las partículas

1. SUSPENSIÓN

2. COLOIDE

Son mezclas homogéneas de dos o más sustancias puras en proporción variable en la que cada porciónanalizada presenta la misma característica ya que los solutos se dispersan uniformemente en el seno del disolvente. Los componentes de una solución no se pueden visualizar debido a que los solutos adquieren el tamaño de átomos, moléculas o iones

3. SOLUCIÓN

Analicemos una porción de agua de mar:

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Ejemplo:

Observación: Generalmente una solución se forma de dos sustancias una de ellas llamada soluto y la otra solvente o disolvente.

A) Soluto: Es la sustancia disuelta en una solución, por lo regular está presente en menor cantidad que el disolvente.

B) Solvente o disolvente; Es la sustancia que disuelve al soluto; por lo general presente en mayor cantidad que el soluto.

Son formas de expresar la cantidad de soluto que está presente en una cantidad de solución o de solvente,entre ellas tenemos: porcentaje en peso, porcentaje en volumen, molaridad, normalidad, etc.

I. UNIDADES FÍSICAS DE CONCENTRACIÓN

A) Porcentaje en masa (% WSTO).- Representa el peso de soluto presente en 100g de solución.

Donde: WSOL = WSTO + WSTE

B) Porcentaje en volumen (% VSTO).- Representa el volumen de soluto contenidos en 100mL de solución.

CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN

%V STO = ����

����x 100%

%W STO = ����

����x 100%

Donde: VSOL = VSTO + VSTE

C) Partes por millón (ppm).- Indica el peso en miligramos de soluto por cada litro de solución.

ppm =

����(�)

���(�)

II. UNIDADES QUÍMICAS DE CONCENTRACIÓN

A) Molaridad (M).- Se define como el número de moles de soluto disuelto en un litro de solución.

molmolar

L

<>

STO

SOL

nM=v

.

B) Normalidad (N).- Se define el número de equivalente gramo (Eq – g) de soluto disuelto en un litro de solución.

( )STO

SOL

# Eq g Eq gN normal

V L

− − = <>

Pero:

( )STO#Eq g n m

n Nº mol gM

− = θ = − =

RELACIÓN ENTRE NORMALIDAD Y MOLARIDAD

Ө: parámetro numérico

SUSTANCIA Ө

Ácido N° de “H” sustituibles Base o hidróxido N° de “OH” sustituibles

Óxido Carga neta del oxígeno Sal Carga neta del catión

C) Molalidad (m).- Representa el número de mol-g de soluto contenido en cada kilogramo de solvente.

D) Fracción molar (fm).- Se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

m = ����

����(��)

N = M x Ө

Donde: nSOL = nSTO + nSTE

fm(STO) = ����

����

1. DILUCIÓN La dilución es un procedimiento físico que sigue para preparar una disolución de menor concentración a partir de una más concentrada, paraello se debe adicionar agua a la disolución concentrada. Observando que no se altera la cantidad de soluto.

APLICACIÓN DE SOLUCIONES

D) 5,0; 5,0 E

64 y 336 E) 50 y

D) 8,0 y 8,3. E) 4

D) 0,28 y 0,72 E) 0,4

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.

Se cumple:

Donde: V2 = V1 + VSTE

2. MEZCLA DE SOLUCIONES Cuando se mezclan dos soluciones que contiene el mismo soluto pero de concentraciones diferentes, lasolución resultante posee una concentración intermedia.

Se cumple:

Donde: V3 = V1 + V2

3. REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN Consiste en la reacción de un ácido y una base (hidróxido) formándose la sal y agua. En una

Solventepuro

(V )STE

V1 V2

M1

V1

n1

M2

V2

n2

M3

V3

n3

M1.V1 = M2.V2

M1.V1 + M2.V2 = M3.V3

reacción de neutralización el ácido y la base se consumen en cantidades equivalentes.

Por la ley del equivalente, se cumple:

Donde: #Eq-g = N.V = n.Ө

Ácido + Base → Sal + Agua

#Eq-g(ácido) = #Eq-g(base) = #Eq-g(sal)

SEMANA N°8: SISTEMAS DISPERSOS

1. Marque la secuencia de verdadero (V) o falso (F) respecto a los sistemas dispersos. I. Presentan una fase dispersante y otra dispersa. II. De acuerdo al diámetro de la fase continua se

clasifican en: suspensión, coloide y solución. III. El acero y el aire son soluciones, la

mantequilla y la mayonesa son suspensiones.

A) VFF B) VVV C) VFV D) FVF E) FFV

2. Al disolverse 20 g de cloruro de potasio (KCl) en 230 g de agua, el %W y el %W/V de la solución resultante, respectivamente, es

Dato:D ( H2O = 1 g/mL ; KCl = 2,0 g/ml)

A) 8,0 y 4,2. B) 4,0 y 8,0. C) 2,0 y 4,2. ,0 y 8,3

3. Determine los gramos de KOH y de H2O respectivamente que se necesitan para preparar 400 gramos de una solución al 16%W.

A) 46 y 384 B) 20 y 380 C) 14 y 386 D) 350

4. Una solución contiene 4 moles de alcohol y 216 g de agua. Determine, respectivamente, la fracción molar de cada componente.

Dato: PF (H2O= 18)

A) 0,25 y 0,75 B) 0,40 y 0,60 C) 0,35 y 0,65 6 y 0,54

5. ¿Cuál será la fracción molar del HCl(g) de una solución del ácido clorhídrico al 20% W?

Datos: P.F (HCl= 36,5; H2O = 18)

A) 0,32 B) 0,53 C) 0,11 D) 0,44 E) 0,89

6. ¿Cuántos gramos de nitrito de sodio serán necesarios para preparar medio litro de una solución 0,8 M de la sal?

Datos: Pesos atómicos (Na = 23; N = 14; O = 16)

A) 5,52x100 B) 2,76x10–1 C) 5,52x101 D) 2,76x101 E) 5,52x10–1

7. Determine la molaridad y normalidad respectivamente de una solución de H2SO4 al 24,5% W/V.

Dato: P.F (H2SO4= 98)

A) 5,0 ; 10,0 B) 5,0 ; 2,5 C) 2,5 ; 7,5 ) 2,5; 5,0

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Calcule la masa en gramos de sulfato de sodio que se requiere para preparar 500cm3 de una solución acuosa 0,8N de esta sal.

Dato: P.A (Na=23; S=32; O=16)

A) 5,68 x 101 B) 1,14 x 101 C) 2,84 x 101 D) 3,52 x 10-2 E) 6,0 x 102

Determine los mL de agua que se debe añadir a una solución de NaOH 1,5M para preparar 150mL de solución 0,6M.

A) 90 B) 50 D) 10 E) 60

C) 30

¿Qué volumen en L de HCl al 36,5% de densidad 1,18g/mL, se requiere para preparar 10L de HCl 5,9N?

Dato: P.F (HCl=36,5)

A) 50,0 B) 118,0 D) 11,8 E) 5,0

Se mezcla dos soluciones de H3PO4 cuyos volúmenes y concentraciones son 400mL 0,5M y 600mL 1,5N. ¿Cuántos gramos de H3PO4 contiene la solución resultante?

Dato: P.F (H3PO4=98)

A) 15 B) 19 D) 49 E) 98

C) 5,9

C) 28

¿Qué volumen en mL de HNO3 4,0 M y de H2O respectivamente, serán necesarios para preparar 600 mL de una solución del ácido cuya concentración sea 1,5 M. A) 225 y 375 B) 375 y 252 C) 225 y 357 D) 180 y 420 E) 350 y 250

Determine los gramos de K2SO4 que se necesitan para preparar 2L de solución al 6%W, sabiendo que la densidad de la solución resultante es 1,06g/mL

A) 275,0 B) 127,2 C) 186,5 D) 212,0 E) 172,2

Se mezclan Xg de una solución al 20%W de NaOH con Yg de una solución al 4%W de NaOH de tal manera que resulta 400g de otra solución al 8%W de NaOH. Determine los gramos de X e Y.

A) 150; 250 B) 70; 330 C) 100; 300 D) 80; 320 E) 120; 280

PRÁCTICA DOMICILIARIA

1. (UNMSM-2002) Calcular la masa, en gramos, de cloruro de calcio (II) que se necesita para preparar 200mL de una solución 2N.

P.A: (Ca=40; Cl=35,5)

A) 22,2 B) 11,1 C) 30,2 D) 15,1 E) 7,5

2. (UNMSM-2003) La molaridad de 100mL de una solución que contiene 15,95g de CuSO4 es:

P.A (Cu=63,5; S=32; O=16)

A) 0,2 B) 2,0 C) 0,1 D) 1,0 E) 0,5

3. (UNMSM-2003) Con 400mL de una solución de 2N de ácido clorhídrico, ¿qué volumen de solución de 0,2N se podrá preparar?

A) 3,0L B) 4,0L C) 5,0L D) 2,0L E) 2,5L

4. (UNMSM-2004-I) ¿Cuál es la normalidad de una solución 0,1M de H2SO4?

A) 0.20N B) 0,05N C) 0,50N D) 0,10N E) 0,15N

5. (UNMSM-2004-I)¿Cuál será el volumen en mililitros, de una solución 0,4N de ácido sulfúricoque contiene 4,9g de ácido puro?

P.F (H2SO4= 98g/mol)

A) 300mL B) 270mL C) 250mL D) 260mL E) 200mL

6. (UNMSM-2004-I) Calcular la concentración molar de una solución de KClO3 que en 250mL contiene 24,5g de KClO3.

P.A (K=39; Cl=35,5; O=16)

A) 0,25M B) 0,4M C) 0,8M D) 0,6M E) 0,2M

7. (UNMSM-2004-II) Se necesita…… gramos de

hidróxido de sodio para neutralizar 100mL de

ácido sulfúrico, cuya concentración es 2M.

P.A (Na=23; S=32; O=16; H=1)

A) 16 B) 4 C) 9,2 D) 8 E) 9,8

20.

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8. (UNMSM-2004-I) Cuántos gramos de FeCl3 están contenidos en 50mL de una solución 0,5N de FeCl3.6H2O

Dato: PF (FeCl3.6H2O = 270; H2O = 18)

A) 6,75g B) 2,25g C) 4,05g D) 1,35g E) 2,70g

9. (UNMSM-2004-II) Una solución de HCl al 15% tiene una densidad de 1,25g/mL. ¿Cuántos gramos de soluto hay en 400mL de solución?

A) 15g B) 75g C) 80g D) 70g E) 30g

10. (UNMSM-2004-II) A una solución de 500mL que contiene 5,6g de KOH, se le agrega 500mL de agua destilada. ¿Cuál es la normalidad de esta nueva solución? P.A (K=39; H=1; O=16)

A) 0,2N B) 2,0N C) 0,01N D) 0,1N E) 0,02N

11. (UNMSM-2005-I) ¿Qué volumen de ácido sulfúrico 0,1N se requiere para neutralizar 5,83g de Mg(OH)2? Dato: P.F (Mg(OH)2)=58,3g/mol

A) 0.2L B) 2L C) 20mL D) 2mL E) 22mL

12. (UNMSM-2005-II) ¿Cuántos gramos de Al2(SO4)3

(PF= 342 g/mol) son necesarios para preparar 100mL de una solución 0,25N?

A) 1,71g B) 8; 55g C) 4; 28g D) 2; 85g E) 1, 43g

(UNMSM-2002) Una mezcla de gases, que se encuentran en un recipiente cerrado, a la presión de 800 mmHg, contiene 5 moles de N2, 2 moles de O2y moles de CO2. Calcular la presión parcial en mmHg de cada gas. A) PN = 240 PO = 160 PCO = 400 B) PN = 400 PO = 160 PCO = 240 C) PN = 200 PO = 180 PCO = 420 D) PN = 350 PO = 200 PCO = 250 E) PN = 500 PO = 100 PCO = 200

(UNMSM-2005-I) Si una mol de un gas ideal pesa 67,2g, calcule la densidad de ese gas a CN (0ºC, 1atm) en kg/m3.

A) 6 B) 3 C) 2 D) 5 E) 1

(UNMSM-2005II) En un balón de 50mL, herméticamente cerrado, se colocó un gas ideal; luego, se incrementó la temperatura absoluta del gas en 100%. ¿En qué porcentaje se incrementará la presión?

A) 0% B) 50% C) 200% D) 25% E) 100%

(UNMSM-2005-II) Señale cómo se obtienen, en una mezcla de 96g de oxígeno y 12g de helio a 10ºC y una atm de presión total, la presión parcial (atm) y el volumen parcial (L) del oxígeno. P:A (O=16; He=4) R= 0,082 atm-L/mol-K

A) 0,5; 69,6 B) 1,0; 139,2 C) 0,7; 73,1 D) 0,7; 146,2 E) 1,0; 69,6

(UNMSM-2006-II) Calcule la presión (en atmósfera) de 160g de metano contenidos en un recipiente de 2L a una temperatura de 300K. P.A (C=12, H=1); R=0,082 atm.L/ mol.K

A) 121atm B) 120atm C) 125atm D) 118atm E) 123atm

(UNMSM-2008-I) ¿Cuántos gramos de CO hay en un recipiente de 1,64L de capacidad, que contiene gas CO a la temperatura de 7ºC y 2atm de presión? P.A (C=12, O=16) , R= 0,082 atm.L/mol.K:

A) 2,0g B) 1/4g C) 7,0g D) 4,0g E) 1/2g

(UNMSM-2008-II) ¿Qué presión en atm ejerce el NO2 (g) cuando su densidad es 1,25g/L a 187ºC? P.A ( N=14; O=16 ) R=0,082 atm.L/mol.K

A) 0,10 B) 10,25 C) 1,03 D) 102,50 E) 0,01

(UNMSM-2009-I) Hallar la presión (en atm) que se origina al introducir 5,6g de nitrógeno gaseoso en un recipiente de 8,2L a 27ºC. P.A (N=14) ; R=0,082 atm.L/mol.K

A) 0,40 B) 0,60 C) 0,10 D) 0,05 E) 1,20