Un recipiente de acero de 3 L de volumen contiene a 22 °C, una mezcla de gases no reactiva constituida por 1,40 g de N2 , 3,20 g de O2 y 3,96 g de CO2 . Determina: a) Número de moles, fracción molar y porcentaje en masa de cada gas. b) Presión total y la presión parcial ejercida por cada gas. c) Masa molar aparente de la mezcla.
Respuestas
- a) Número moles: N2 = 0.09 moles ; O2= 0.10 mol ; CO2= 0.09 moles
Fracción molar N2 = 0.2083 ; O2 = 0.4166; CO2= 0.375
% masa: N2 = 16.36 % ; O2 = 37.38 ; CO2 = 46.26
- b) Presión total = 1.955 atm
Presión parcial: N2 = 0.4072 atm; O2= 0.8047 atm CO2= 0.7331 atm
c) Masa molar aparente de la mezcla es 36.90 g/mol
Explicación:
Se aplican las ecuaciones correspondientes a número de moles, fracción molar y porcentaje en masa, presión total (ecuación de estado gases ideales) y presión parcial (Ley de Raoult)
Datos
V= 3 L
T= 22 °C + 273 = 298 K
Número de moles = m/PM
Para el N2
N° moles= 1.40 g / 28,0134 g/mol = 0.04997 MOL = 0.050 MOL
Para el O2
N° moles= 3.20 g /32 g/mol = 0.10 mol
Para el CO2
N° moles= = 3.96 g / 44,01 g/mol = 0.08997 mol = 0.09 moles
Moles totales = 0. 050 mol +0.10 mol +0.09 mol = 0.24 mol
Fracción molar de N2 = MOLES N2 / MOLES TOTALES
Fracción molar de N2 = 0.050 MOL /0.24 MOL= 0.2083
Fracción molar de O2 = 0.10 mol /0.24 mol = 0.4166
Fracción molar de CO2 = 0.09 mol /0.24 mol = 0.375
% masa N2 = masa N2 /masa total = ( 1.40 g/8.56 g ) * 100 = 16.36
% masa O2 = (3.20 g /8.56 g) *100 = 37.38
% masa CO2 = 3.96 g/ 8.56g * 100 = 46.26
b) Presión total
p*V = n R T
p= n R T /V = 0.24 *0.0820 atm *L/K*mol * 298 K /3 L
p= 1.955 atm
Presión parcial p total * fracción molar
p N2 = 1.955 atm * 0.2083= 0.4072 atm
p O2= 1.955 atm * 0.4116 = 0.8047 atm
p CO2= 1.955 atm * 0.375 = 0.7331 atm
c) Masa molar aparente de la mezcla
Para determinar la masa molecular aparente se debe hacer la media ponderada de las masas de cada gas:
Ma= (16.36 * 28.0134) + (37.38 * 32) + (46.26* 44.01) / 100
Ma= 458.30+ 1196.16 +2035.90 /100 = 3690.36/100 = 36.90 g/mol