GASES.
El estado gaseoso, la materia se encuentra en forma dispersa. La facilidad de comprimir un gas nos indica que sus átomos o sus moléculas se hallan a gran distancia unas de otras, teniendo en cuenta el tamaño de las partículas. El volumen está muy relacionado con los cambios de presión y temperatura. Como el gas no presenta forma y volumen propio, tiende a ocupar uniformemente el recipiente que lo contiene.
Tanto las moléculas de los gases como las de los líquidos presentan las propiedades de deslizarse de manera continua, con lo cual cambian frecuentemente sus posiciones relativas; por esta razón se les denomina fluidos. Las partículas se mueven con mayor libertad en el estado gaseoso que en los otros dos estados que ¡armen te presenta la materia.
La presión: es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.
Otras unidades usadas para la presión: gramos fuerza/ cm2, libra/pulgadas2 y newton/ m2
Los gases por tener peso producen presiones sobre los cuerpos, de modo que las presiones se manifiestan en todas las direcciones. A la presión que actúa sobre los cuerpos existentes en la Tierra por estar inmersos en la atmósfera, la denominamos presión atmosférica. Se origina del peso del aire que la forma. Entre más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor. Las variaciones de presión en el aire son más suaves que en los líquidos, pues la densidad del aire es menor. La presión atmosférica varía inversamente proporcional con la altura.
¿Cómo se mide la presión? Experiencia de Torricelli
En los líquidos es muy sencillo medir la presión que producen. P = densidad X gravedad x altura. Pero medir la presión de la atmósfera implica otro aspecto: la densidad del aire disminuye a medida que subimos en la atmósfera, lo significa que la densidad no es constante. Torricelli fue el primero en utilizar al método sencillo para medir la presión atmosférica; veamos en qué consiste, Se toma un tubo estrecho de 100 cm. de longitud cerrado por uno de los extremos y lo llenamos de mercurio. Se tapa el extremo libre y se invierte sobre un recipiente (cubeta) también con mercurio.
Si observamos, el mercurio d tubo desciende hasta cierta altura, dejando un espacio sin aire en su parte superior. No cae todo el mercurio en la cubeta, aún estando a mayor altura, cuanto la presión externa del aire empuja el mercurio dentro del tubo)
A nivel del mar y a una temperatura de 0°C, la columna de mercurio siempre queda a una altura de 76cm o 760 mm.
En Santa Marta, por ejemplo (a nivel del mar), la altura de la columna de mercurio es de 760 mm; pero si cambiamos de lugar y con ello variamos la altitud, en Bogotá, por ejemplo, es de 560 mm. A, diferentes alturas la presión atmosférica es distinta.
La presión atmosférica se mide por medio del barómetro. Una de las unidades de presión es el torr (en honor de Torricelli), que equivale a un milímetro mercurio. 1 torr = 1 mm Hg
Conociendo la densidad del mercurio (13,6 g/cc), podemos hallar la presión atmosférica:
Esta ecuación puede ser aplicada en el caso de cuerpos sumergidos en líquidos. Un cuerpo dentro de un recipiente que contenga agua
(D = 1,00 g/cc) a una profundidad de 15 cm. La presión que el agua ejerce sobre el cuerpo estará dada 1,00 g/cc X 15 cm = 15 g/cm2.
Hallar la altura de una columna de agua para medir la presión atmosférica en Bogotá. Sabemos que la presión atmosférica promedio en Bogotá es de 560 torro 56cm de mercurio.
P atm =13,6 g/cc X 56 cm = 761,6 g/cm2, ahora podemos aplicar la misma ecuación teniendo en cuenta el agua:
761g/cm = 1g/ cm3
h = 761,6 g/cm2 / 1g/cm3, donde h = 761,6 cm.
La altura de la columna de agua debe ser de 761,6 cm. o 7,61 m.
Para medir la presión que ejerce un gas dentro de un recipiente se usa el manómetro (manos = poco denso).
PRESIÓN CRÍTICA. Es la presión necesaria para que un gas a temperatura crítica pueda ser licuado.
VOLUMEN CRÍTICO. Es el volumen que ocupa un gas cuya temperatura y presión son críticas.
TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES
La teoría cinética de los gases fue enunciada por D. Bernoulli hacia 1738 y ratificada por R. Clausius y J. C. Maxwellen el siglo pasado. La teoría se enuncia en los siguientes postulados, teniendo en un gas ideal o perfecto:
1. Las sustancias gaseosas están constituida por moléculas pequeñísimas ubicadas a gran distancia entre sí, que su volumen se considera despreciable en comparación con los espacios vacíos que hay entre ellas.
2. Las moléculas de un gas son totalmente independientes unas con respecto a otras, de modo que no existe atracción intermolecular alguna.
3. Las moléculas de un gas se encuentran en movimiento continuo, de forma desordenada, chocan entre sí y contra las paredes del recipiente, de modo que dan lugar a la presión del gas.
4. Los choques de las moléculas son elásticos, no hay pérdida ni ganancia de energía cinética aunque puede existir transferencia de energía entre las moléculas que chocan.
5. La energía cinética inedia de las moléculas de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta de/gas; se considera nula en el cero absoluto.
PROPIEDADES DE LOS GASES
Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:
1. Se adaptan a la forma y al volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.
2. Se dejan comprimir con gran facilidad. Al existir espacios vacíos entre sus las su compresión es muy sencilla, pues no implica mayor trabajo.
3. Se difunden fácilmente. Al no existir atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.
4. Se dilatan con gran facilidad La energía cinética promedio de las moléculas del gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Cuando un gas presenta comportamiento de acuerdo con estas leyes podemos ir que se comporta como gas ideal o perfecto.
Leyes de los gases
1. LEY DE BOYLE MARI0TTE: “A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta”
Ejemplo. Cuál será el volumen a 2 atm, si a 1 atm un gas ocupa un volumen de 4?
A una presión de 2 atm ocupa un volumen 2L A una presión de 2 atm ocupa un volumen 2L
Por lógica si el volumen es de 4 La 1 atm; al doble de presión el volumen será la mitad 2 L porque V es inversamente proporcional a la presión.
EJERCICIOS DE APLICACIÓN SOBRE LEY DE BOYLE.
1. El volumen de una cierta cantidad de gas es de 10,0 litros a una presión de 4 atmósferas. ¿Cuál es el volumen si se disminuye la presión a 2 atmósferas, mientras la temperatura se mantiene constante? R. 20 litros.
2 ¿A qué presión se debe someter una muestra de gas a temperatura constante para comprimirlo de 18 L:
a. 8.2 L, si su presión inicial es de 1.7 atm? b. una muestra de cloro gaseoso ocupa un volumen de 430 ml a una presión de 780 torr? C.
¿Cuál será el volumen de la muestra a una presión de 420 torr? R a. 3.73 atm b. 798.57 ml.
2. LEY DE CHARLES: “A presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta”
Ejemplo. 2 litros de un gas, se encuentran a una temperatura de 273 K, si la temperatura cambia a 546 K. ¿Cuál será su volumen si su presión permanece constante?
• Por lógica: volumen y temperatura se relacionan directamente, por lo tanto si la temperatura se duplica, el volumen se duplicará V = 4 litros.
EJERCICIOS DE APLICACIÓN SOBRE LEY DE CHARLES.
1. Una determinada cantidad de helio ocupa un volumen de 100ml a 100ºC. Calcular su volumen 50ºC, si la presión permanece constante. R 86,59ml.
2. El volumen de una cierta masa de N2 es 12 L a -25ºC. Si la presión se mantiene constante y la temperatura se aumenta a 25ºC, ¿Cuál será el nuevo volumen? R 14,42 L.
3. Una determinada cantidad de cloro gaseoso ocupa 200ml a 20ºC; si la presión se mantiene constante ¿Qué volumen ocupará el gas a -20ºC? R 172,70ml.
4. Se tienen 5 g de un gas ideal a presión constante en un recipiente de 8,5L a 27ºC y calentamos el gas a 118ºC, ¿Cuál será el nuevo volumen del gas? R 11.07 L.
5. Un globo de caucho se encuentra inflado con O2 y ocupa un volumen de 450 ml a una temperatura de 20ºC. Si se somete al enfriamiento, su temperatura disminuye hasta -10ºC. ¿Cuál es el nuevo volumen?
6. 15 g de un gas cuyo comportamiento es ideal, se halla en un recipiente de 19.5L a 145ºC. Si la temperatura se disminuye hasta -20ºC, ¿Cuál es el volumen final del gas? R 11.80 L.
7. Una masa de N2 ocupa un volumen de 58L a -28ºC. ¿Cuál será su nuevo volumen cuando se aumenta la temperatura a 86ºC, si el gas cumple la ley de Charles? R 84.98 L.
8. 10 g de Cl2 se encuentra en un recipiente de 22L a 42ºC. ¿Cuál es la temperatura del gas cuando se pasa a un recipiente de 35L? R 501.13 ºK
3. LEY DE GAY-LUSSAC: “A volumen constante la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Ejemplo. Un gas a una temperatura de 273 K ejerce una presión de una atmósfera, si la temperatura se triplica, cuál será la presión ejercida por este gas?
Solución: por lógica: la temperatura se relaciona de forma directa con la presión, por lo tanto si la temperatura se triplica la presión también se triplica P = 3 atm
La presión ejercida por el gas es
de 3 atm
EJERCICIOS DE APLICACIÓN SOBRE LEY DE GAY-LUSSAC.
1. Un tanque de acero contiene N2 a 25ºC y una presión de 10,0 atmósferas. Calcular la presión interna del gas cuando se calienta el tanque a 150ºC. R 14,19atm.
2. Se calienta aire en un cilindro de acero de 20ºC a 42ºC. Si la presión inicial es de 4 atm, ¿Cuál es su presión final?
R 4,3atm.
3. Un tanque de acero contiene dióxido de carbono a 27°C y una presión de 10,0 atmósferas. Determinar la presión interna del gas cuando se calienta el tanque a 120°C. R 13,1 atm.
4. LEY COMBINADA DE LOS GASES: “El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta e inversamente proporcional a la presión
Ejemplo. Cuál será el volumen que ocupa un gas a 546 K y a 2 atm de presión si 2 litros del mismo gas se encuentra a 273 K y 1 atmósfera de presión.
Solución: por lógica: se duplica la T por lo tanto se duplica el volumen. 2L—4L
Se duplica la P, por lo tanto se reduce el volumen a la mitad 4L — 2L, Volumen del gas = 2L
Aplicando la fórmula
EJERCICIOS DE APLICACIÓN SOBRE LEY COMBINADA DE LOS GASES.
1. El volumen de un gas a 20ºC y a 1 atm de presión es de 150L. ¿Qué volumen ocupará a 50ºC y 730mm de presión?
R 172,15L
2. El volumen de un gas seco a 30ºC y a 740mm es de 40,0L. ¿Qué volumen ocupará en condiciones normales? R 53,1 L.
3. 5 g de un gas ocupan 2L a 20ºC y 0,5 atm de presión. ¿Cuál es su volumen en C.N. suponiendo que se comporta idealmente. R 0,93L.
4. Un gas ocupa 2,4L a 4,8 atm y 25ºC. ¿Cuál es la temperatura en ºC si se expande a 7,20L a una presión de 1,2atm? R223,5ºK
5. Cierta muestra de gas tiene un volumen de 0,452 litro medido a 87°C y 0,620 atm. ¿Cuál es su volumen a condiciones normales (1 atm y 0°C)? R 0.212 litros.
6. Una muestra de gas tiene un volumen de 0,5 litros a 20°C y 750 mm de presión. Calcular el volumen del gas si la temperatura se aumenta a 40°C y la presión cambia a 780 mm. R. 0,513 litros
5. LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES DE DALTON: ‘En una mezcla de gases, la presión total es igual a la suma de las presiones parciales. Pt = P1 + P2 + P3 +. . .Pn
La presión parcial de cada gas, es igual a la que ejercería si estuviera él solo ocupando todo el recipiente.
EJERCICIOS SOBRE PRESIONES PARCIALES.
1. Un litro de oxigeno contenido en un recipiente ejerce una presión de 60 mm Hg y un litro de hidrógeno contenido en otro recipiente ejerce una presión de 30 mm Hg, a la misma temperatura anterior.
(a) ¿Cuál es la presión total si se mezclan en un recipiente con un volumen total de un litro?
(b) ¿Cuál es el porcentaje del volumen del oxigeno?
R. (a) 90 mm Hg, (h) 66,67%.
2. Calcule la presión cuando se mezclan 550 ml de H2 con 560 ml de N2 que estaban en C.N. y se trasladan a un recipiente de 1,500 ml a 0ºC. R.0.73atm.
3. Un recipiente de 40.0 ml a 35ºC y 600 mm de Hg contienen CO2. Si se le agregan 50.0 ml de O2 que estaban a 25ºC y 500 mm Hg. ¿Cuál es ahora la presión en el recipiente que contiene los dos gases? R. 124.9 mm de Hg.
4. Un tanque contiene e moles de O2, 4 moles de H2 y 5 moles de N2. La presión total en el tanque es de 12.0 atm. Halle la presión de cada gas. R. 3 atm de O2, 4 atm de H2 y 5 atm de N2
6. LEY DE LA DIFUSION DE GRAHAM: ‘A la misma temperatura y presión las velocidades de difusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas moleculares”
Ejemplo. Si la velocidad media de las moléculas de 02 en condiciones normales es 1.600 km/h. ¿Cuál será la velocidad de la molécula de CH4?
7. LEY DE GAY LUSSAC: de los volúmenes de combinación
“Los volúmenes de los gases que reaccionan entre sí o que se producen en una reacción, están en relación de números enteros sencillos pequeños”.
8. NÚMERO DE AVOGADRO: (Principio de avogadro)
“A las mismas condiciones de temperatura y presión, iguales volúmenes de los gases contienen el mismo número (n) de moléculas o de moles”
“A las mismas condiciones de temperatura y presión, el volumen es directamente proporcional al número de moles”
n = número de moléculas o número de moles
9. VOLUMEN MOLAR: Es el volumen ocupado por una mol de un gas. A condiciones normales, el volumen molar es 22,4 litros, cualquiera que sea el gas.
10. LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES O ECUACION DE ESTADO: Combinando la leyes de Boyle Charles con el principio de Avogadro se deduce una ecuación general que muestra el estado de un gas en relación con las cuatro variables, volumen (y), temperatura absoluta (T), presión (P) y número de moles (n).
EJERCICIOS DE APLICACIÓN SOBRE VOLUMENES Y PESOS MOLECULARES DE LOS GASES
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1. Dos gramos de un gas ocupan 1,56 litros a 25°C y 1,00 atm de presión. ¿Cuál será el volumen si el gas se calienta a 35°C, siendo constante la presión? Suponer que el gas es ideal. R. 1,61 litros.
2. Un cierto gas tiene una densidad de 1,275 g/l a 18°C y 750 mm Hg. ¿Cuál es el peso molecular del gas? R. 30.9 g/mol
3. Calcular el peso de 2 litros de gas amoníaco, NH3 en condiciones normales. Resp. 1,52g
4. Calcular el volumen de 5,5 g de óxido nitroso, N2 en condiciones normales. Resp. 2,8 litros
5. ¿Qué volumen ocuparán 22,5 g de CH4 a 27°C y 800 mm? Resp. 32,6 litros.
6. ¿Qué presión ejercerán 13,0 g de helio contenidos en una botella de acero de 3,00 litros a 200°C? Resp. 42,02 atm
7. Calcular la densidad del SO2 a 40°C y 750 mm de presión. El peso molecular del SO2 es 64,0. Resp. 2.46 g/l
8. La densidad de un determinado gas a 30°C y 1,3 atm de presión es 0,027 g/ml. ¿Cuál es su peso molecular?
R. 516 g/mol
9. Calcular el número de gramos de SH gaseoso puro contenido en una botella cilíndrica de 30 litros, a 20°C y una presión de 1,5 atm. Resp. 63,87g
10. Calcular el volumen ocupado por 2 moles de 02 a condiciones normales. (Densidad del 02 1,43 g/l.) Resp. 44,8 litros
11. Calcular el peso del oxígeno contenido en 21,0 litros de 02 medidos sobre agua a 25°C y 740 mm. La presión de vapor del agua a 25°C es de 24 mm. R 25,8 g.
12. Se tiene un tubo de 10,0 m de longitud y 10,0 cm de radio, ¿cuántos gramos de CO a 25°C y 865 mm Hg son necesarios para llenarlo? Resp. 645,0 g
EJERCICIOS DE APLICACIÓN SOBRE ESTEQUIOMETRIA
1. ¿Cuál es el peso necesario de carbonato de calcio, CaCO3 para que por descomposición térmica produzca 16 litros de dióxido de carbono, CO2 a condiciones normales? (Peso molecular del CaCO3 = 100,0). Resp. 71, OOg
2. ¿Cuántos gramos de sodio se necesitan para producir 11,2 litros de H a C.N. por reacción con el agua?
2Na (s) + 2H2O (l) → 2 NaOH (ac) + H2 (g). R. 3 g
3. (a) ¿Qué volumen de hidrógeno se combinará con 10 litros de cloro para formar cloruro de hidrógeno? (b) ¿Qué volumen de HCI se formará? H + Cl → 2HCI. R. (a) 10 litros, (b) 20 litros
4. (a) ¿Qué volumen de 02 en condiciones normales se necesita para la combustión completa de 3 moles de sulfuro de carbono, es (b) ¿Qué volúmenes de CO y SO se producen en condiciones normales? La reacción es:
2CS (s) + 302 (g) → 2CO (g) + 2S02 (g). R. (a) 201,6 litros de 02; (1,) 67,2 litros de CO 134,4 litros de SO
5. ¿Qué volumen de 02 a 18°C y 750 mm Hg, puede obtenerse de 50 g de KCIO R. 14,8 litros
6. ¿Qué presión en atmósferas ejercerán 26,0 g de He contenidos en un recipiente de acero de 3,24 litros a 200°C?
7. Un mechero Bunsen consume metano, CH4 a 5,0 L/minuto a 28°C y 773 mm de presión. ¿Cuántos litros de oxígeno por minuto deben suministrarse a 29°C y 742 mm de presión si la ecuación de la reacción es: CH4 + 202 → CO2 + 2H2O.
R. 11 litros/minuto.
8. Si la presión de vapor del agua a 25°C es de 23,8 mm, ¿cuántas moléculas de agua hay por centímetro cúbico si se supone que el comportamiento es ideal? R. 7,71 x 1017 moléculas/cm3.
9. ¿Cuántos gramos de estaño, Sn, se obtendrán si se reduce un exceso de SnO con 1500 cm3 de H2 medidos a 300°C y 740 mm de presión? La ecuación es: SnO (s) + H2 (g) = Sn (s) + H2O (l). R. 3,70 g
10. Una mezcla dada de gas contiene helio, neón y argón, todos a la misma presión parcial. (a) ¿Cuál será la presión ejercida por el neón si la presión total de la mezcla es de 750 mm Hg? (b) ¿Cuál es el porcentaje del volumen del neón?
R. (a) 250 mm Hg; (b) 33,33
11. ¿Cuántos gramos de Zn deben disolverse en ácido sulfúrico para poder obtener 1 litro de hidrógeno a 20°C y 770 mm? R. 2,76 g de Zn
ENFRENTATE AL RETO DE LAS PREGUNTAS ICFES.
Las preguntas que se presenta a continuación son ICFES Tipo I, donde existe una sola respuesta verdadera a partir del encabezado. Justifique la respuesta elegida.
1. El removedor es una mezcla líquida de varios compuestos solubles entre si. Si se desea separar tres de estos compuestos X, Y, Z, se debe tener en cuenta el punto de ebullición de cada uno, a 1 atmósfera de presión, de acuerdo con la siguiente tabla.
De acuerdo con esto, el montaje más adecuado para la separación es
2. A 20°C y 1 atm de presión, el metano (CH4) es gaseoso, menos denso que el aire e insoluble en el agua. Sus puntos de fusión y de ebullición son -182,5 y -164.0 respectivamente. En la siguiente ecuación se indica una forma de obtener metano.
El montaje más adecuado para preparar y recoger el metano en el laboratorio es
3. A condiciones normales, se requiere la obtención industrial de 48 L de metano.
El número de gramos de NaOH requeridos para la reacción es:
A. 160 g B. 32 g C. 80 g D. 64 g
RESPONDA LAS PREGUNTAS 4 Y 5 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Un gas es sometido a tres procesos identificados con las letras X, Y y Z. Estos procesos son esquematizados en los gráficos que se presentan a continuación:
4. Las propiedades que cambian en el proceso X son
A. V, T B. P, V C. T, P D. P, V, T
5. La gráfica que mejor representa los procesos X, Y, Z en un diagrama volumen contra temperatura es
EI amoníaco, materia prima fundamental para la producción de fertilizantes, es un gas que se puede obtener por Ia reacción directa de sus componentes de acuerdo con la siguiente ecuación. N2 (g) + H2 (g) catalizador↔ NH3 (g) + 22.08 Kcal
6. A condiciones normales de presión y temperatura, en un proceso de producción de amoniaco se obtienen 20 litros del gas. Si esta cantidad de amoniaco se lleva a una temperatura de 50° C y 0,5 atm de presión, es probable que el volumen del gas
A aumente, porque disminuye la presión y aumenta la temperatura.
B. permanezca constante, porque aumenta la temperatura y aumenta la presión.
C. disminuya, porque disminuye la temperatura y la presión.
D. no varíe porque no es significativo el cambio de presión y temperatura.
7. Se tiene una mezcla líquida conformada por ácido benzoico, benzaldehído e isopropanol solubles entre sí. Para recolectar cada sustancia por separado, se ha decidido tener en cuenta el punto de ebullición de cada uno a 1 atm de presión. De acuerdo con esto, el montaje más adecuado para la separación de los tres compuestos es
RESPONDA LAS PREGUNTAS 8 Y 9 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
La presión de vapor de una sustancia se define como la presión que ejerce el gas de esa sustancia cuando se encuentra en equilibrio con la fase líquida o sólida.
La siguiente gráfica ilustra la presión de vapor de 4 líquidos a diferentes temperaturas, los cuales son utilizados como solventes para la obtención y/o purificación de algunos compuestos orgánicos empleados en la preparación de desinfectantes.
8. Del gráfico puede afirmarse que el líquido con mayor tendencia a evaporarse es el
A. éter dietílico. B. cloroformo. C. tetracloruro de carbono. D. agua.
9.Teniendo en cuenta que el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión externa, puede afirmarse que a una presión atmosférica de 600 mm Hg, la sustancia con mayor temperatura de ebullición es el: A. éter dietílico. B. cloroformo. C. tetracloruro de carbono. D. agua.
10. En las siguientes gráficas se muestra la relación entre la concentración de oxígeno [O2] presente en el aire y la presión atmosférica P.
De acuerdo con lo anterior, de los sitios mencionados en la figura en el que se puede presentar mayor dificultad para respirar, debido a la menor concentración de oxígeno en el aire es:
A. Bogotá. B. Medellín. C. Bucaramanga. D. Cartagena.
11. El punto de ebullición es la temperatura a la cual se alcanza el equilibrio entre la presión de vapor del líquido y la presión atmosférica. La gráfica que mejor representa el comportamiento de la temperatura (T) con respecto al tiempo (t) para el agua cuando aún se sigue calentando, una vez ha alcanzado su punto de ebullición, tanto en Bogotá como en Cartagena, es:
12. En una solución en la que el soluto es no volátil, a presión de vapor del solvente varía de acuerdo con a cantidad de soluto agregado (ver figuras)
A. mayor en la solución 1 que en el solvente puro.
B. menor en el solvente puro con respecto a la solución 2.
C. mayor en la solución 1 que en la solución 2.
D. menor en las soluciones con respecto al solvente puro.
RESPONDA LAS PREGUNTAS 13 A 15 CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN.
A presión constante, cuatro globos idénticos se inflan con 3 moles de gas K a diferente temperatura. El volumen final de cada globo se presenta en la siguiente tabla.
13. Si se disminuye la temperatura del globo 3 hasta -10ºC, es muy probable que
A. permanezca constante el volumen del gas
B. aumente la densidad del gas
C. aumente el volumen del gas
D. permanezca constante la densidad del gas
14. De acuerdo con la información de la tabla, es correcto afirmar que la densidad del gas en el globo
A. 1 es mayor que en el globo 4 B. 2 es mayor que en el globo 1.
C. 3 menor que en el globo 2. D. 4 es igual a la del globo 2
15. De acuerdo con la información anterior, la gráfica que describe correctamente la relación volumen-temperatura de los globos es:
CONTESTE LAS PREGUNTAS 16 Y 17 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Se inyecta 1 mol de X y 1 mol de Y en un recipiente rígido de 1 litro, según la siguiente ecuación y relación estequiométrica
2X (g) +Y (g) W (g) +Z (g) ΔH = - 290Kcal / mol
En la tabla se relacionan las temperaturas de ebullición a diferentes presiones para cada una de las sustancias que intervienen en la reacción:
16. De acuerdo con la información, las condiciones de presión y temperatura adecuadas para que se lleve a cabo la reacción son:
A. 1 atm y 180ºC B. 1 atm y 290ºC C. 10 atm y 180ºC D. 10 atm y 290ºC
17. Si la reacción se lleva a cabo a presión constante, la figura que describe el cambio de temperatura del sistema en el tiempo es:
CONTESTE LAS PREGUNTAS 18 A 21 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
La tabla indica algunas propiedades físicas de 4 sustancias a 25ºC y 1 atmósfera de presión:
Un recipiente contiene una mezcla de las 4 sustancias relacionadas en la tabla. Las sustancias no reaccionan entre sí; para separarlas se realizó el procedimiento descrito en el siguiente diagrama
18. De acuerdo con la información anterior, es correcto afirmar que el residuo II está conformado por la sustancia.
A. L B. P C. Q D. R
19. Para que en el residuo II quede la sustancia P es necesario calentar la mezcla sólida hasta:
A. 140ºC, disolver en acetona y filtrar B. 120ºC, disolver en acetona y filtrar
C. 80ºC, disolver en benceno y filtrar
D. 120ºC, disolver en benceno y filtrar
20. De acuerdo con la información anterior, es correcto afirmar que el residuo III contiene la sustancia:
A. Q y los productos de la descomposición de L B. R y los productos de la descomposición de Q
C. P y los productos de la descomposición de Q D. L y los productos de la descomposición de P.
21. Si en el procedimiento de separación se emplea benceno en lugar de acetona, es muy probable que en el residuo III se obtenga la sustancia
A. P y la sustancia Q B. Q y los productos de la descomposición de L
C. L y la sustancia Q D. P y los productos de la Descomposición de R
RESPONDA LA PREGUNTA 22 Y DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
A 420ºC, dos recipientes rígidos (recipiente 1) y (recipiente 2) de igual capacidad contienen 1 mol del gas X2 y 3 moles del gas J2 respectivamente situación (1).
Los gases se mezclan en un recipiente idéntico (recipiente 3) donde se produce la siguiente reacción (situación 2).
X2 (g) + 3 J2 (g) ↔ 2 XJ3 (g)
22. De acuerdo con las situaciones 1 y 2, durante el transcurso de la reacción, es válido afirmar que la presión en el recipiente
A. 3 es menor que en los recipientes 1 y 2 B. 3 es igual que en los recipientes 1 y 2
C. 2 es mayor que en los recipientes 1 y 3 D. 2 es igual que en los recipientes 1 y 3
RESPONDA LAS PREGUNTAS 23 A 25 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
En la gráfica se presentan las líneas de temperaturas de ebullición para un solvente y dos soluciones de soluto no volátil en el solvente
Las concentraciones de las soluciones Q y R son 2 y 5 mol/L respectivamente
23. Teniendo en cuenta que la temperatura de ebullición, es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión ejercida sobre él, es válido afirmar que a una
A. presión dada, la temperatura de ebullición del solvente puro es mayor que la de la solución Q
B. temperatura dada, la presión de vapor de la solución Q es mayor que la del solvente puro
C. presión dada, la temperatura de ebullición de la solución R es menor que la de la solución Q
D. temperatura dada, la presión de vapor de la solución Q es mayor que la de la solución R
24. Si se prepara una solución Q, de concentración 1 mol/L, es probable que para una temperatura dada, la presión de vapor de ésta sea
A. mayor que la del solvente puro B. menor que la de la solución R
C. mayor que la de la solución Q inicial D. igual que la del solvente puro
25. A una temperatura T1 y una presión P1 un gas ocupa un volumen V1. Si el gas se somete a un proceso en el cual la temperatura se duplica y la presión se disminuye a la mitad, la gráfica que representa correctamente el cambio en el volumen es: P 1 V 1 T 2 = P 2 V 2 T 1
26. A 50ºC y 1 atmósfera de presión, un cilindro de volumen variable contiene oxígeno. La gráfica representa el cambio en el volumen del cilindro en función de la temperatura para dos etapas de un proceso
Si durante el proceso el número de moles del gas permanece constante, la presión del oxígeno en la etapa 1
A. aumenta y en la etapa 2 disminuye
B. disminuye y en la etapa 2 permanece constante
C. permanece constante y en la etapa 2 aumenta
D. permanece constante y en la etapa 2 disminuye
CONTESTE LA PREGUNTA 27 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE SITUACIÓN
El volumen máximo del recipiente mostrado en la figura es de tres (3) litros y se alcanza una vez la tapa se desplaza hasta los topes. Cuando el volumen es menor, la tapa ejerce una presión constante sobre el oxígeno contenido en el recipiente. El oxígeno se comporta como gas ideal.
27. Es válido afirmar que cuando el oxígeno ocupa 1,5 litros, la temperatura en el recipiente es de aproximadamente:
A. 600 K B. 300 K C. 450 K D. 150 K.
RESPONDA LAS PREGUNTAS 28 Y 30 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Cuando un soluto no volátil y que no disocia se disuelve en un solvente puro líquido, la presión de vapor del solvente disminuye proporcionalmente a la cantidad de soluto disuelto, a una temperatura constante, esto se relaciona según la expresión:
P = Po X 1 donde:
P = Presión de vapor de la solución
Po = Presión de vapor del solvente puro X 1 = Fracción molar del solvente
28. Al preparar una solución con 2 moles de A (soluto no volátil) que no disocia y 98 moles de B (solvente), es correcto afirmar que
A. 98% de las moléculas que escapan de la superficie de la solución son de A
B. la presión de vapor del solvente puro disminuyó 2%
C. la presión de vapor de la solución es 98% menor que la del solvente
D. 98% de las moléculas de la solución son de soluto no volátil.
29. En la tabla se presenta la presión de vapor del agua a diferentes temperaturas
.En una solución 1 molal de un soluto no volátil y que se disocia en agua, al pasar de 100°C a 50°C, es de esperarse que la presión de vapor de la solución disminuya.
A. a la mitad de la inicial B. en 50 mmHg
C. en 667 mmHg D. a menos de 93 mmHg.
30. Un gas ideal ocupa un volumen V a una temperatura T y a una presión P. Si la presión se triplica y la temperatura se reduce a la mitad, el volumen ocupado por el gas en estas condiciones es:
A. V/6 B. 2V/3 PV = nRT C. 3V/2 D. 6V.
CONTESTE LAS PREGUNTAS 31 Y 32 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Dos recipientes de igual capacidad contienen respectivamente oxígeno (Recipiente M) y nitrógeno (Recipiente N), y permanecen separados por una llave de paso como se indica en la figura
31. Si se abre completamente la llave, la gráfica que representa la variación de la presión (P) con el tiempo ( ) en el recipiente M, es 2
32. La fracción molar del oxígeno después de abrir la llave debe ser: fracción molar de oxígeno = moles de oxígeno/ moles de oxígeno + moles de nitrógeno
A. menor que cero B. mayor que cero y menor que 1 C. mayor que 2 D. mayor que 1 y menor que 2.
33. En el siguiente esquema se muestra un proceso de compresión en un cilindro que contiene el gas X
De acuerdo con la información anterior, si se disminuye la presión ejercida sobre el líquido X, es probable que éste se
A. solidifique B. evapore
C. sublime D. licúe
34. A 100ºC y una presión P 1 un recipiente rígido contiene una mezcla formada por 1 mol de cada uno de los gases X, Y y Z. Si se retira completamente el gas Y, la presión ejercida por los gases X y Z será
A. 2/3 de P1 B. el doble de P1 C. la mitad de P1 D. 3/2 de P1
35. A temperatura constante y a 1 atmósfera de presión, un recipiente cerrado y de volumen variable, contiene una mezcla de un solvente líquido y un gas parcialmente miscible en él, tal como lo muestra el dibujo;
Si se aumenta la presión, es muy probable que la concentración del gas en la fase
A. líquida aumente B. líquida permanezca constante
C. gaseosa aumente D. gaseosa permanezca constante
36. En la siguiente gráfica se ilustra el cambio en la presión en función de la temperatura.
De acuerdo con el diagrama anterior, si la sustancia L se encuentra en el punto 1 a temperatura T 1 y presión P 1 , y se somete a un proceso a volumen constante que la ubica en el punto 2 a temperatura T 2 y presión P 2 , es correcto afirmar que en el proceso:
A. la temperatura se mantuvo constante B. aumentó la temperatura
C. la presión se mantuvo constante D. disminuyó la presión
RESPONDA LAS PREGUNTAS 37 Y 38 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Puntos de ebullición normales (1 atm):
37. Se analiza una muestra de la sustancia Q para determinar su punto de ebullición a 1 atm de presión. Para ello se emplean diferentes volúmenes de esta sustancia. Los resultados se muestran a continuación:
A partir de estos resultados es correcto concluir que el punto de ebullición de la sustancia
A. es directamente proporcional al volumen de B. no depende de la cantidad de muestra
C. es inversamente proporcional al volumen de la muestra D. aumenta linealmente con la cantidad de muestra
38. A 1 atm de presión y en recipientes diferentes, se deposita 1 ml de cada una de las sustancias P y Q, y se espera hasta que alguna de las sustancias se evapore completamente. La primera sustancia en hacerlo es P, lo que indica que la presión de vapor de la sustancia: A. Q es mayor que 1 atm B. P es igual a la de la sustancia Q
C. P es menor que 1 atm D. P es mayor que la de la sustancia Q.
39. Se cuenta con tres compuestos cuyas propiedades se presentan en la tabla.
A 25ºC y 1 atm de presión, se mezclan en un recipiente abierto los compuestos U, V y W. Si estos compuestos son insolubles y no reaccionan entre sí, es muy probable que al aumentar la temperatura a 280ºC el recipiente contenga
A. los compuestos U y V en estado líquido y el compuesto W en estado sólido
B. el compuesto V en estado líquido y el compuesto W en estado sólido
C. el compuesto U en estado líquido, el compuesto W en estado sólido y los productos de la descomposición de V
D. el compuesto W en estado sólido y los productos de la descomposición de V
RESPONDA LAS PREGUNTAS 40 Y 41 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Un recipiente como el que se ilustra en el dibujo, contiene 0,2 moles de hidrógeno
En la gráfica se describe la variación del volumen del gas cuando aumenta la temperatura
40. Si se ubica otra masa de un kilogramo sobre el émbolo del recipiente es muy probable que
A. la temperatura disminuya a la mitad B. se duplique el volumen del gas
C. se duplique la temperatura D. el volumen del gas disminuya a la mitad
41. Si por la válvula del recipiente se adicionan 0,8 moles de H2 es muy probable que
A. disminuya la presión B. disminuya la temperatura
C. aumente el volumen D. aumente la temperatura
42. La presión de vapor de un líquido es la presión que ejerce el vapor de ese líquido a una temperatura determinada.
A 20°C se tienen iguales cantidades de cuatro líquidos P, Q, R, S cada uno en un recipiente cerrado conectado a un manómetro como se muestra en el siguiente dibujo.
De acuerdo con la información anterior, es correcto afirmar que el líquido con mayor presión de vapor es:
A. P B. Q
C. R D. S
43. Dos recipientes de igual capacidad contienen respectivamente 1 mol de N 2 (recipiente1) y 1 mol de O 2 (recipiente 2). De acuerdo con esto, es válido afirmar que
A. la masa de los dos gases es igual B. los recipientes contienen igual número de moléculas
C. la densidad de los dos gases es igual D. el número de moléculas en el recipiente 1 es mayor.
RESPONDA LA PREGUNTA 44 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
En la tabla se describen algunas propiedades de dos compuestos químicos a una atmósfera de presión.
Tres mezclas preparadas con ácido butanoíco y agua, se representan en una recta donde los puntos intermedios indican el valor en porcentaje peso a peso (% P/P) de cada componente en la mezcla.
Mezclas de ácido butanoíco en agua.
44. A una atmósfera de presión, para cambiar la concentración de la solución de ácido butanoíco, indicada en el punto 2, al 3 el procedimiento más adecuado es:
CONTESTE LA PREGUNTA 45 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
El elemento Q reacciona con el oxígeno formando el monóxido o el dióxido dependiendo de la temperatura, según la tabla:
45. Un recipiente rígido y cerrado a 25ºC y 1 atm que contiene 1 mol de QO 2 y 1 mol de O 2 se calienta hasta que la temperatura es de 100ºC y después de un tiempo se analiza el contenido del recipiente. La composición más probable será:
A. 1 mol de QO2 y 1 mol de O2
B. 2 moles de O2 y 1 mol de Q
C. 2 moles de QO y 1 mol de O2
D. 1 mol de O2 y 1 mol de QO
46. A 273 K y 1 atm de presión (condiciones normales) el volumen ocupado por un mol de cualquier gas es 22,4 L.
Cuatro globos idénticos (de paredes elásticas y volumen variable) se inflan, con cada uno de los gases que se enuncian en la siguiente tabla. N2 (28 g/mol), O2 (32 g/mol), CH 3- CH 2- CH 3 (44 g/mol) y CH 4 (16g/mol); PV = nRT
Para que el volumen de los globos sea igual en todos los casos es necesario que a condiciones normales, la cantidad de gas en gramos, de N2, O2,
CH 3- CH 2- CH 3 y CH 4 sea respectivamente:
A. 16, 44, 32 y 28 B. 44, 28, 32 y 16 C. 28, 32, 44 y 16 D. 44, 32, 28 y 16.
LAS PREGUNTAS 47 A 49 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
La presión de vapor es la fuerza que ejerce el gas en equilibrio sobre la superficie del mismo líquido.
Cuatro recipientes cerrados contienen líquidos diferentes como se muestra en la siguiente figura.
En un experimento se destapan los cuatro recipientes durante determinado tiempo y luego se tapan nuevamente
47. Al finalizar el experimento el recipiente donde ha quedado menos líquido es el que contiene
A. agua B. éter C. alcohol D. solución cloruro de sodio.
48. Después de que se tapan los frascos se deja que se equilibre la presión de vapor en cada uno. La presión de vapor final de cada uno con respecto a la inicial será
A. igual para los cuatro líquidos
B. menor para los cuatro líquidos
C. mayor para el éter y menor para los otros tres líquidos
D. igual para el agua y el éter y menor para el alcohol y la solución de cloruro de sodio.
49. Si se repite el experimento a una temperatura mayor es probable que la presión de vapor en cada líquido sea
A. mayor en todos los líquidos, porque estos se evaporan más rápido.
B. menor en todos los líquidos, porque la temperatura no influye en la presión de vapor.
C. mayor en el éter y agua, porque son los líquidos menos volátiles
D. menor en la solución de cloruro de sodio y el alcohol, porque son los líquidos menos volátiles.
CONTESTE LAS PREGUNTAS 50 Y 51 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
En un recipiente a volumen constante, se realiza un experimento variando la temperatura (T) de un gas tomando datos de Presión (P). Los resultados se muestran en la siguiente tabla:
50. La gráfica que representa los datos consignados en la tabla es
51. Si se duplica el volumen del recipiente y se repite el experimento, es probable que los datos de presión medidos a 100, 200 y 300 K sean respectivamente:
A. 300, 150 y 75 B. 600, 1200 y 1800 C. 300, 900 y 1500 D. 150, 300 y 450.
52. La figura muestra una disminución en la presión de vapor de solvente, cuando se agrega soluto, en condiciones estándar (25ºC y 1 atm de presión).
Teniendo en cuenta que el punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica ejercida sobre éste, se puede concluir de la figura que el punto de ebullición:
A. no varía en los dos casos, porque están en las mismas condiciones ambientales
B. es mayor en 1, porque la presión de vapor es mayor que en 2
C. es mayor en 2, porque la presión de vapor es mayor que en 1
D. es mayor en 2, porque la presión de vapor es menor que en 1
53. Se desea determinar el volumen de un recipiente cerrado y de forma irregular, para tal fin primero se realizó el vacío en el recipiente y después éste se conectó a una botella de gases de 50 L que contenía N2 (g) a 21,5 atm de presión. Al conectar la botella al recipiente su presión se redujo a 1,55 atm. De acuerdo al experimento realizado se espera que el volumen del recipiente respecto al de la botella sea
A. menor, ya que al conectar la botella al recipiente se reduce la presión y por ende la cantidad de gas también disminuye
B. mayor, ya que al disminuir la presión del gas el volumen debe aumentar proporcionalmente
C. igual, ya que los cambios de presión que experimenta un gas no afectan el volumen que éste ocupa
D. menor, ya que al reducir la presión el volumen que ocupa el gas también se reduce.
CONTESTE LAS PREGUNTAS 54 Y 55 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN.
54. La tabla muestra tres recipientes, cada uno con un volumen de 22,4 L y una temperatura de 0ºC. La presión de la mezcla en el recipiente No. 3 es:
A. el doble de la presión de los recipientes 1 y 2 B. la mitad de la presión de los recipientes 1 y 2
C. igual a la presión de los recipientes 1 y 2 D. la suma de las presiones de los recipientes 1 y 2
55. La siguiente tabla muestra la cantidad de sustancia contenida en tres recipientes. Cada recipiente tiene un volumen de 22,4 litros y se encuentran a una temperatura de 0ºC. De acuerdo con la información de la tabla, es correcto afirmar que el número de moléculas contenidas en el recipiente 3 es
A. el doble del número de moléculas que las contenidas en los recipientes 1 y 2.
B. la mitad del número de moléculas que las contenidas en los recipientes 1 y 2.
C. igual al número de moléculas contenidas en los recipientes 1 y 2.
D. la suma del número de moléculas contenidas en los recipientes 1 y 2.
56. Manteniendo la presión constante, se aumentó la temperatura de una sustancia pasando entre t1 y t2 por la temperatura de fusión, y entre t 3 y t 4 por la temperatura de ebullición. De acuerdo con lo anterior la gráfica que mejor representa este proceso es:
57. A 20°C, un recipiente contiene un gas seco X. En el siguiente dibujo se muestra el volumen del gas a diferentes presiones. La gráfica que mejor describe la variación del volumen cuando cambia la presión es
58. Bajo condiciones adecuadas de concentración de iones calcio y de iones carbonato en la naturaleza se logra la formación del carbonato de calcio CaCO3, corno parte del ciclo del carbono. Estos carbonatos al hacerlos reaccionar con un ácido se descomponen liberando CO2.
El carbonato de calcio también se puede descomponer por calentamiento como se muestra en la siguiente ecuación.
CaCO3 (s) → C02 (g) + CaO (S) Masa molar del CaCO3 = lOOg/mol.
A condiciones normales, se determina el contenido de CO2 a partir de la descomposición de una muestra de 500 gramos de roca que contiene 2S% de carbonato de calcio. De acuerdo con lo anterior, la cantidad de moles de CO2 que se produce es:
A. 0,25 B. 1,25 C. 2,50 D. 5,00
59. La cantidad de CO2 recogido se almacena a condiciones normales en un recipiente de volumen constante. Si el recipiente se lleva a una temperatura de 25°C y a una presión de 1 atm, la cantidad de gas:
A. aumenta porque la temperatura disminuye la presión. B. permanece constante porque aumentan la temperatura y presión
C. disminuye porque disminuye la temperatura y aumenta la presión.
D. permanece constante porque la masa no depende de la temperatura y la presión.
