Batería de ejercicios correspondientes a la unidad 4 de Ensayos Fisicoquímicos, referentes al estado gaseoso.

1. EXERCICIS LLEIS DELS GASOS
1. Segons la Llei de Boyle, la pressió que exerceix un gas i el volum que ocupa són
inversament proporcionals. A 25ºC determinada quantitat de gas ocupa un volum de 2
litres i exerceix una pressió de 3 atmosferes.
a) Quin volum ocuparà quan la pressió exercida sigui de 1 atmosfera?
b) Quina pressió exercirà quan el volum sigui de 3 litres?
c) Escriviu la funció pressió-volum i dibuixeu-ne la gràfica.
2. Una quantitat de diòxid de sofre ocupa un volum de 100 L a 20ºC i 1,13 atm. Calcular el
seu volum en c.n.
Dades: En condicions normals: P0
= 1 atm; T0
= 273,15K
3. L’oxigen se sol expendre en cilindres de 15 litres que, en contenen uns 400 g. Si els
esmentats cilindres suporten una temperatura màxima de 50ºC, calcular la pressió per
a la qual han d’estar projectats.
Dades: M(O)= 16 g/mol
4. Certa quantitat de gas té una densitat de 1,429 g/L en c.n. Calcular la seva densitat a
30ºC i 750 mm de Hg.
5. Calcular les pressions que es poden predir per 1 mol d’amoníac confinat en un recipient
de 10L a 400K en els següents casos:
a) com gas ideal.
b) Com gas real i comportament de Van der Waals.
Dades: Les constants de l’equació de Van der Waals per l’amoníac són:
a= 4,17 atm L2 /mol2
b= 0,03707 L/mol
6. S'han mesurat 4 m3 de diòxid de carboni (CO2) en condicions normals. Quin volum
ocuparà la mateixa massa de gas a 20 oC i 80.000 Pa?
7. Els pneumàtics d'un cotxe han de tenir, a 20 ºC, una pressió de 1'8 atm. Amb el
moviment, s'escalfen fins a 50 ºC i el seu volum passa de 50 a 50'5 litres. Quina pressió
tenen els pneumàtics en aquesta nova situació?
8. Cert gas ocupa un volum de 5 l a 20 ºC i sotmès una pressió de 760 mm de Hg. Si es
comprimeix fins a 2500 cc a 1'2 atm, quant valdrà la seva temperatura?
9. A partir de l'equació general dels gasos ideals , sabent que perquè es compleixi la llei
de Boyle-Mariotte la temperatura ha de romandre constant, dedueix aquesta última llei.
10. Si dupliquem alhora la pressió i la temperatura d'un gas, com en quedarà afectat el seu
volum?
11. Un gas, a 0 ºC i 1 atm de pressió ocupa un volum de 2 l. Quin volum ocuparà a 100 ºC i
2 atm?
12. A 0ºC i 2 atm un gas ocupa un volum de 40 litres, quina pressió suportarà si a 430K
ocupa un volum de 50 litres?
13. Un volum de 2,38 litres de un gas mesurat a 97ºC i 720 mm d' Hg té una massa de 2,81
grams. Calcular el pes molecular d'aquest gas. (R = 0,082 atm.L/mol.K)

2. 14. En un recipient hi ha 45 g de diòxid de carboni i 60 g de nitrogen a la pressió total de
500 mm de Hg. Calcula la pressió parcial de cada gas.
15. Un recipient de 20 ml conté oxigen a 20º C i 0,80 atm. En un altre recipient de 50 ml hi
ha argó a 20º C i 0,40 atm.
a) Calcula el nombre de mols dels gasos continguts en cada recipient.
b) Si es connecten els dos recipients obrint la clau que els uneix, sense modificar la
temperatura, calcula la fracció molar de cada gas, el nombre de grams totals i la pressió
total de la mescla.
Masses atòmiques: Oxigen = 16; argó = 40. R = 0,082 atm.L.mol-1K-1
16. En un matràs de 10,0 litres a 25ºC s'introdueixen 2,0 g de hidrogen, 8,4 g de nitrogen i
4,8g de metà. Calcula:
a) la fracció molar
b) la pressió parcial de cada un dels gasos.
c) Determina la pressió total de la mescla si la temperatura del matràs es fa pujar fins a
100ºC. R = 0,082 atm.l.mol-1K-1.
17. L'etilè gasós, C2H4, reacciona amb l'hidrogen en presència d'un catalitzador de platí per
formar età, C2H6, segons C2H4 + H2(g) ---> C2H6(g). Una mescla de C2H4 i H2 de la qual
només se sap que conté més mols d'H2 que de C2H4, té una pressió de 52 torr en un
volum desconegut. Després d'haver passat la mescla per un catalitzador de Pt, la seva
pressió és de 34 torr en el mateix volum i a la mateixa temperatura. Quina fracció molar
de la mescla original era etilè?
18. Connectem mitjançant una clau de pas dos recipients: un de 3 litres que conté O2 a 195
mm de Hg, i un altre de 2 litres, que conté N2 a 530 mm de Hg. Determina la pressió
final en el sistema i la fracció molar d'O2 suposant que no hi ha variació de temperatura.
19. Calcular la constant de Boyle a partir de les següents dades:
P (atm) 5 10 15 17 20 22 30 20. 40
V (lt.) 40 20 13.3 11.8 10 9.1 6.7 21. 5
Resp. KB = 199.5 l atm.
20. a) Trobar l'equació de Charles-Gay-Lussac, amb les següents dades:
V (cm3) t (ºC)
267.4 23.4
267.9 23.7
268.4 24.2
268.8 24.9
269.2 25.6
269.7 26.1
270.2 26.7
270.8 27.6
271.4 28.1
271.9 28.6
272.4 29.1

3. b) Calcular la temperatura en ºC en en que el volum tindria una valor teoricament de zero.
Resp. a) V = 248+0.83 t; b) t = -299 ºC.
21. El volum d'un gas perfecte es de 4 litres, la presió es de 2 atm i la temperatura de 300 K. Es
dilata el gas a pressió constant fins duplicar el seu volum inicial, després es comprimeix
isotérmicament fins al seu volum inicial i finalment se refreda a volum constant fins arribar a la
seva pressió inicial.
a) Representar el cicle en un diagrama PV.
b) Completar el sigüent quadre:
Estado P (atm) V (l) T (K)
1 2 4 300
2
3
4
Resp
Estado P (atm) V (l) T (K)
1 2 4 300
2 2 8 600
3 4 4 600
22. Un gas insoluble produit durant la fermentació d'un cultiu bacterià es recull sobre aigua a 30ºC
y 750 mmHg de pressió. Si sota aquestes condicions ocupa un volum de 430 cm3
. Calcular el volum
de gas seco a 1atm de pressión i 0ºC, essent la pressió de vapor de l'aigua pura Pº = 4.266 x10-2
atm.
Resp. V = 0.366 l.
23. S'ha d'ompliruna bomba calorimétrica de 5 lt. Amb suficient oxigen a pressió como per permetre
la combustió completa de 36 g de glucosa. Quan s'omple d'oxigen a temperatura ambient a partir de
l'únic sistema disponible, la pressió final és de solament 7.1 atm. Aquesta pressió és suficient er
permetre la combustió del sucre? T ambient = 17ºC, Pes molecular de la glucosa = 180 g/mol.
Resp. Sí, ya que se requieren 1.2 moles de O2 de acuerdo a la reacción de combustión y en el
sistema se tienen 1.5 moles.
24. Calcular la pressión exercida por 100 g de CO2 produit durant la fermentación d'un cultiu
bacterià, contingut en un flascó de volum 5 L a 40 ºC.
a) Utilizant la llei dels gasos ideals.
b) Utilizant l' ecuación de Van der Waals. Les constantes “a” y “b” per el CO2 tenen valors de 3.59
atm·l2
/mol2
y de 0.0427 lt./mol, respectivament.
Resp. a) P = 11.81 atm; b) P = 11.3 atm.
25. Mac Innes y Kreiling (J. Am. Chem. Soc.; 39, 2350 (1917)) van determinar el pes molecular del
éter dietílic (CH3CH2OCH2CH3) per el métode de Víctor Meyer i van obtenir les següents dades:
Pes de l'éter = 0.1023 g
Temperatura = 32.5 ºC = 305.5 K
Volum d'aire desplaçat = 35.33 cm3
Pressió atmosfèrica = 743.95 mmHg
Calcula el pes molecular de l'éter.
Resp. PM = 74.13 g/mol.