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La densidad de aire seco a 1.00 atm y 34.4 °C es 1.15 g/L. calcula la composición de aire (porcentaje en masa) asumiendo que el aire seco solo contiene nitrógeno y oxígeno y que se comporta como un gas ideal. Tip: primero calcula la masa molar del aire, después las fracciones molares, y después la fracción molar del O2 y el N2).
Respuestas
La composición del aire seco (porcentaje en masa) es 23% de oxígeno y 77% de nitrógeno.
Explicación:
Para determinar la composición en términos de fracciones másicas se define una base de cálculo.
Base de cálculo: 1 L de aire seco
Masa de aire: 1 L * 1.15 g/L = 1.15 g
Moles de aire:
El número de moles es igual a:
n= m/M
Dónde:
m= masa
M= masa molecular
A partir de la Ley de Gases Ideales:
PV=nRT
Dónde:
P= presión
V= volumen
n= número de moles
R= Constante universal de los gases ideales= 0.082 atm L/mol K
T= temperatura: 34.4 + 273= 307.4 K
PV= (m/M)RT
M= mRT/PV
Reemplazando:
M= (1.15 g)* (0.082 atm L/mol K)* (307.4 K) / (1 atm)* (1 L)
M= 28.99 g/mol
moles de aire: 1.15 g * (1 mol / 28.99 g)= 0.04 mol
La composición volumétrica del aire es 21% de oxígeno y 79% de nitrógeno. Por tanto, la composición molar será: Yoxígeno= 0.21 y Ynitrógeno= 0.79.
Teniendo en cuenta la composición molar del aire:
Moles de O₂: 0.04 mol * 0.21 = 8.4 x 10⁻³ mol
Considerando la masa molecular:
M(O₂)= 32 g/mol
Masa de O₂: 8.4 x 10⁻³ mol * 32 g/mol= 0.269 g
Moles de N₂: 0.04 mol * 0.79 = 0.0316 mol
Considerando la masa molecular:
M(N₂)= 28 g/mol
Masa de N₂: 0.0316 mol * 28 g/mol= 0.884 g
Masa total= 1.15 g
Fracciones másicas:
Xoxígeno= moxígeno / mtotal = 0.269 / 1.15= 0.23
Xnitrógeno= mnitrógeno/mtotal= 0.884/1.15= 0.77