Tenemos en condiciones normales un recipiente de 750 ml lleno de nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. Si la presión correspondiente al oxígeno es de 0.21 atm y la correspondiente al nitrógeno es de 0.77 atm.
a. ¿Cuántos moles de CO2 hay en el recipiente?
b. ¿Y cuántos gramos de N2?
c. ¿Cuál es la fracción molar del O2?
Respuestas
Para una mezcla de gases (N₂, O₂ y CO₂), en un recipiente de volumen determinado, se calcula:
a) En el recipiente hay 0,00068 moles de CO₂
b) En el recipiente hay 0,733 g de N₂
c) Fracción molar de O₂ = 0,21
Datos:
Condiciones Normales
Volumen = 750 ml = 0,750 L
Presión de O₂ = 0,21 atm
Presión de N₂ = 0,77 atm
Se tiene Presión Parcial de Oxigeno y de Nitrógeno. Dado que la mezcla está en Condiciones Normales ( 1 atm de presión y temperatura 273 K), se puede calcular presión parcial de CO₂:
Presión total = 1 atm = 0,21 + 0,77 + Presión de CO₂
Presión de CO₂ = 1 - 0,21 - 0,77 = 0,02 atm.
Se calcula el número de moles total en la mezcla, usando la ecuación de estado de gases ideales:
P . V = n . R . T
Despejando n:
n = P . V / R . T
n = ( 1 atm × 0,75 L ) / ( 0,082 atm . L / K. mol × 273 K ) = 0,034 mol
Se calcula moles de CO₂:
Presión de CO₂ = (moles de CO₂/ moles totales) × Presión total
moles de CO₂ = (Presión de CO₂ × moles totales ) / Presión total
moles de CO₂ = (0,02 atm × 0,034 mol) / 1 atm
moles de CO₂ = 0,00068
moles de N₂ = (Presión de N₂ × moles totales ) / Presión total
moles de N₂ = (0,77 atm × 0,034 mol) / 1 atm = 0,02618
gramos de N₂ = 0,02618 mol × 28 g / mol = 0,733 g
moles de O₂ = moles totales - moles de N₂ - moles de CO₂
moles de O₂ = 0,034 - 0,02618 - 0,00068
moles de O₂ = 0,00714
Fracción molar de O₂ = 0,00714 / 0,034 = 0,21