Guía de trabajo Nº 2. Química V
ESTEQUIOMETRIA
QUIMICA
Profesora: DELIA POLES
GUIA DE TRABAJO Nº 2
ESTEQUIOMETRÍA .
® ACTIVIDAD № 1
UNA MIRADA AL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES.
¿Qué sabemos de los gases?
1.1: Investigar y Escribir las propiedades de los gases.
Variables que modifican el comportamiento de un gas.
1.1: Investigar y Escribir las propiedades de los gases.
Variables que modifican el comportamiento de un gas.
1.2: Armar una red conceptual usando la informacion de los siguientes links
http://www.educaplus.org/gases/con_temperatura.html
http://www.educaplus.org/gases/con_presion.html
http://www.educaplus.org/gases/con_volumen.html
http://www.educaplus.org/gases/con_cantgas.html
http://www.educaplus.org/gases/con_temperatura.html
http://www.educaplus.org/gases/con_presion.html
http://www.educaplus.org/gases/con_volumen.html
http://www.educaplus.org/gases/con_cantgas.html
Gases ideales: Estos gases se pueden mezclar en todas las proporciones o sea son miscibles entre si en toda proporción.
Las moléculas ( o átomos en el caso de los gases monoatómicos como los gases nobles) de los gases se encuentran en continuo movimiento , ( velocidad= 600 y 6000 km/h ) muy separadas entre si y se considera que entre ellas no hay interacciones ya que las fuerzas de dispersión son grandes.
Si tuvieras un recipiente de 10 litros lleno de aire , a 1 atm de presión y 25°C , el volumen propio de las moléculas de los distintos gases solo ocuparían 2,5 ml del recipiente, el resto esta vacio.
Cuando éstas partículas chocan contra las paredes del recipiente, no pierden energía cinética ya que el movimiento es elástico.
Cada molécula se comporta como si estuviera sola, manteniendo sus propiedades intrínsecas.
Podemos considerar algunos factores que influyen sobre el comportamiento de los gases y que son variables, estos son: temperatura (Kelvin K) , presión (atmósfera, atm), volumen ( litros 1 l= 1dm3) y cantidad de gas (se expresa en número de moles).
RESPECTO DE LA PRESIÓN : A nivel del mar, 0ºC y 45º de latitud se considera una presión de 1 atm o presión atmosférica normal. 1 atm de presión equivale a 760 mm de Hg ( ya que soporta una columna de mercurio de esa altura según lo comprobó Torricelli)
En la siguiente página encantaras información adicional y un esquema del ensayo que realizó Torricelli
http://www.portalplanetasedna.com.ar/presion.htm
? Pregunta: Podría Torricelli haber usado Agua en lugar de Mercurio?
? Pregunta: Podría Torricelli haber usado Agua en lugar de Mercurio?
Para resolver la actividad
Equivalencias: convertidor
http://www.ingenieriaycalculos.com/unidades/tablas-equivalencias/informacion/presion
Aunque no suele usarse en el ámbito técnico, es común que las estaciones meteorológicas empleen el milibar, que representa la milésima parte de un bar, para indicar la presión atmosférica (un bar equivale a 100,000 Pa, mientras que un milibar es igual a un hectopascal). Otras unidades empleadas son el kilogramo por centímetro cuadrado (kg/cm2), las pulgadas de mercurio (In Hg) y los milímetros de mercurio (Mm Hg). En la siguiente tabla se sintetizan las equivalencias entre todas estas unidades:
Las pulgadas y milímetros de mercurio se derivan del uso del barómetro de mercurio, que constituyó por mucho tiempo el principal instrumento para medir la presión atmosférica. Este consiste en un tubo en cuyo interior se ha hecho el vacío, colocado sobre un recipiente con mercurio. El peso del aire ejerce presión sobre el mercurio y lo hace ascender por el tubo, lo cual permite evaluar, de acuerdo al nivel alcanzado, la presión atmosférica en el sitio. En el nivel del mar la altura promedio alcanzada por el mercurio es de 29.9 pulgadas (760 mm).
Equivalencias: convertidor
http://www.ingenieriaycalculos.com/unidades/tablas-equivalencias/informacion/presion
Aunque no suele usarse en el ámbito técnico, es común que las estaciones meteorológicas empleen el milibar, que representa la milésima parte de un bar, para indicar la presión atmosférica (un bar equivale a 100,000 Pa, mientras que un milibar es igual a un hectopascal). Otras unidades empleadas son el kilogramo por centímetro cuadrado (kg/cm2), las pulgadas de mercurio (In Hg) y los milímetros de mercurio (Mm Hg). En la siguiente tabla se sintetizan las equivalencias entre todas estas unidades:
Las pulgadas y milímetros de mercurio se derivan del uso del barómetro de mercurio, que constituyó por mucho tiempo el principal instrumento para medir la presión atmosférica. Este consiste en un tubo en cuyo interior se ha hecho el vacío, colocado sobre un recipiente con mercurio. El peso del aire ejerce presión sobre el mercurio y lo hace ascender por el tubo, lo cual permite evaluar, de acuerdo al nivel alcanzado, la presión atmosférica en el sitio. En el nivel del mar la altura promedio alcanzada por el mercurio es de 29.9 pulgadas (760 mm).
® ACTIVIDAD № 2
Convertir:
a) 1,210 atm en mm de Hg
b) 7 x 10-3 mmHg en atm
c) 1,465 mm de Hg en hPa
d) 730 hPa en atm
LEY DE BOYLE http://www.educaplus.org/gases/ley_boyle.html
EL VOLUMEN V DE UNA CANTIDAD FIJA DE GAS MANTENIDA A LA MISMA TEMPERATURALA PRESION P
Este video ilustra la ley.
Si P se duplica V disminuye a la mitad.
Se lee: El volumen es proporcional a la inversa de la presión.
Una proporcionalidad se convierte en igualdad si se introduce una constante de proporcionalidad, en este caso k.
V=k.1/P despejando k queda: K=P.V
Si la temperatura permanece constante y la cantidad de gas es la misma, al variar la P , V debe variar también de forma tal que el producto P. V permanezca constante.
Suponiendo que tenemos un gas en un estado inicial, o condicion inicial, a la que llamamos condición 1 y luego de aplicarle algún cambio en las condiciones, lo tenemos en estado final o estado 2, entonces:
P1.V1=P2.V2
P1.V1=P2.V2
Esta igualdad se justifica porque no hemos variado la temperatura ni el número de moles del gas (T° y n).
® ACTIVIDAD № 3
Graficar en ejes cartesianos los valores que se dan en la tabla
Grafique Volumen en el eje y
Grafique Presión en eje x
Esta curva se llama “isoterma” porque se traza uniendo puntos de igual temperatura.
Presión (atm)
|
Volumen (l)
|
P.V (l.atm)
|
5
|
40
|
200
|
10
|
20
|
200
|
15
|
13,3
|
200
|
17
|
11,8
|
201
|
22
|
9,10
|
200
|
30
|
6,07
|
201
|
® ACTIVIDAD № 4
Resolver
Una muestra de gas ocupa un volumen de 10 litros a una presión de 105 kPa.
Si la temperatura permanece constante, ¿que presión ejercen 18,4litros?
Si la temperatura permanece constante, ¿que presión ejercen 18,4litros?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Dato: Composicion del aire
Dato: Composicion del aire
Nitrógeno 78,086 % en volumen.
( se escribe 78,086% V/V : de cada 100 ml de aire , 78,086 ml son de Nitrógeno)
( se escribe 78,086% V/V : de cada 100 ml de aire , 78,086 ml son de Nitrógeno)
Oxígeno 20,946 %
Argón 0,934 %
Dióxido de carbono 33 p.p.m ( partes por millón en volumen)
Helio , neón, xenón y kripton 25 p.p.m
Metano 2 p.p.m
Hidrógeno 0,5 p.p.m
LEY DE CHARLES http://www.educaplus.org/gases/ley_charles.html
EL VOLUMEN V DE UNA CANTIDAD FIJA DE GAS MANTENIDO A UNA PRESIÓN P CONSTANTE ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA TEMPERATURA T ABSOLUTA
Este video ilustra la ley.
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/andared02/leyes_gases/ley_charles.html
Ahora mantenemos presión y cantidad de gas constante.
Las líneas que unen puntos a presión constante se llaman “isobaras”.
En 1848 William Thomson, físico británico, ( Lord Kelvin) propuso la escala de temperatura absoluta.
Esta escala es conocida como escala Kelvin , y su cero coincide con la temperatura hallada al extrapolar las isobaras.
Ver Guia de trabajo Nº2 Anexo N° 1 al pie de la pagina
Entonces 0 K=-273,15°C .Este valor es el cero absoluto
Usamos K= °C + 273 para conversión de temperaturas Celsius en temperaturas Kelvin
Entonces V es proporcional a
Sacamos la proporcionalidad con una constante como en el caso anterior.
V= k.T
K= V/T
Entonces V1/T1= V2/T2 manteniendo P y n constantes
® ACTIVIDAD № 5
Resolver
Una muestra de un gas ocupa un volumen de 350 ml a 80°C . Si la P se mantiene constante ¿a qué temperatura ocupará 200 ml?
ECUACION GENERAL DE LOS GASES
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
LEY DE GAY-LUSSAC. http://www.educaplus.org/gases/ley_gaylussac.html
Ley de las combinaciones de volumen
LOS VOLUMENES V DE LOS GASES QUE FORMAN PARTE DE UNA REACCION QUIMICA, MEDIDOS A T° Y P CONSTANTES, SE COMBINAN EN UNA RELACION DE NUMEROS ENTEROS Y PEQUEÑOS, SE TRATE DE REACTIVOS O PRODUCTOS.
1 Cl2 + 1 H2------------- 2 HCl da 1+1= 2 volumenes
(1 volumen de cloro y un volumen de hidrógeno dan 2 volúmenes de cloruro de hidrógeno)
2 H2 + 1 O2---------------2H2O 2+1 no da 3, da 2 H2O
( 2 volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno dan dos volúmenes de agua en forma de vapor – si está a 100°C-)
LOS VOLUMENES NO SON ADITIVOS.
Pero siempre son números enteros y pequeños.
EL VOLUMEN V DE UNA GAS MANTENIDO A PRESION P Y TEMPERATURA T CONSTANTES ES PROPORCIONAL A LA CANTIDAD DE GAS.
Hipótesis de Avogadro: volúmenes iguales de gases distintos a la misma presión y temperatura contienen igual número de moléculas
V es proporcional a "
V= k.n
ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES
Hasta aquí vimos tres leyes:
- Ley de Boyle: V es proporcional a
- Ley de Charles: V es proporcioanl a
- Ley de Avogadro: V es proporcioanl a
Si V es proporcional a
V es proporcional a
Se lee: el volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo medido en número de moles y a la temperatura absoluta, e inversamente proporcional a la presión.
Si reemplazamos la proporcionalidad por una constante, esa constante es una que involucra a las constantes k y la llamamos R.
R= constante de los gases.
V= R. n . T/P
Ó
P . V = n . R . T
Fórmula general de los gases IDEALES
Leer Guía de trabajo Nº2. Anexo Nº2 al pie de la pagina
Entonces
R= P . V / n . T
Considerando que P se mide en atm
V se mide en litros
n se mide en número de moles
T se mide en K
__________
K . mol
K . mol
Si consideramos que 1 mol de gas a la temperatura 273,13 K ocupa un volumen de 22,4 litros a 1 atm de presión y reemplazo:
-------------------------- = 0,082057 l.atm/K.mol
273 K . 1 mol
Esas son las condiciones normales de P y T, que lo hemos visto abreviado CNPT.
Sería a 1 atm de P y 273 K de T (0°C ).
Sería a 1 atm de P y 273 K de T (
® ACTIVIDAD № 6
Resolver
Resolver
¿ Qué presión, expresada en kPa, ejercen 36 g de He contenidos en un matraz de 1 litro a 25°C ?
Determinacion de la MASA MOLAR y la DENSIDAD de un gas a partir de la ecuacion de gas ideal
P.V = nRT
si n= numero de moles
n= masa/masa molar
n= _m_
M
Reemplace n por m/M
P.V = m.R.T
M
Pase V al denominador P= m.R.T
V.M
densidad = m/V
Entonces P = d.R.T
M
si n= numero de moles
n= masa/masa molar
n= _m_
M
Reemplace n por m/M
P.V = m.R.T
M
Pase V al denominador P= m.R.T
V.M
densidad = m/V
Entonces P = d.R.T
M
® ACTIVIDAD № 7
Resolver
7.1- Que volumen ocupara 15 g de argon a 90ºC y 735 mmHg?
7.2-un gas ocupa un volumen de 10 litros a 80 ºC y 100mmHg. Calcule el volumen que ocupara a 100ºC y 200 mmHg.
7.3-Cuantos moles de moléculas de nitrógeno hay en 150 litros medidos a 25ºC y 4 atm.?
7.4-En un recipiente se dispone de un gas que ocupa un volumen de 20 litros.Si se duplica su presion y se triplica su temperatura,¿cuál sera su nuevo volumen?
7.5-Cuantos litros de dioxido de carbono medidos a 200ºC y 1,2 atm se formara al reaccionar 40 g de C con oxigeno?
7.6- Se quiere obtener un gas cuyo volumen , previsto en condiciones normales, debe ser de 2 litros. Cual será el volumen ocupado a 20ºC y 730 mmHg?
7.7- Calcule la densidad del metano a 20ºC y 5 atm
7.8 -Calcule la densidad del metano a 20ºC y 1 atm de presion. Si hay una gran perdida de gas en un ambiente cerrado y debamos desplazarnos, lo haremos arrastrandonos o parados? La densidad del aire es 1,2g/l.
Resolver
7.1- Que volumen ocupara 15 g de argon a 90ºC y 735 mmHg?
7.2-un gas ocupa un volumen de 10 litros a 80 ºC y 100mmHg. Calcule el volumen que ocupara a 100ºC y 200 mmHg.
7.3-Cuantos moles de moléculas de nitrógeno hay en 150 litros medidos a 25ºC y 4 atm.?
7.4-En un recipiente se dispone de un gas que ocupa un volumen de 20 litros.Si se duplica su presion y se triplica su temperatura,¿cuál sera su nuevo volumen?
7.5-Cuantos litros de dioxido de carbono medidos a 200ºC y 1,2 atm se formara al reaccionar 40 g de C con oxigeno?
7.6- Se quiere obtener un gas cuyo volumen , previsto en condiciones normales, debe ser de 2 litros. Cual será el volumen ocupado a 20ºC y 730 mmHg?
7.7- Calcule la densidad del metano a 20ºC y 5 atm
7.8 -Calcule la densidad del metano a 20ºC y 1 atm de presion. Si hay una gran perdida de gas en un ambiente cerrado y debamos desplazarnos, lo haremos arrastrandonos o parados? La densidad del aire es 1,2g/l.
® ACTIVIDAD № 8
Resolver
8.1-La densidad de un gas que se comporta como gas ideal a 50ºC y 1,4 atm es de 2,8g/l. Indique cual es su masa molar:
a) 2,8g/mol
b) 28g/mol
c) 53 g/mol
d) 79,5 g/mol
e) 162 g/mol
8.2- Un gas ocupa un volumen de 1 ml a 36,2ºC y 2,14 atm. calcule el volumen que ocupara a 37,8ºC y 1,02 atm
a) 0,48ml
b) 4,25ml
c) 2,11ml
d) 8,50ml
e) 2,20ml
8.3- Un recipiente de un litro lleno de oxigeno, se encuentra en CNPT. Si el recipiente se calienta hasta 100ºC y el volumen se mantiene constante ¿Cual es la presion a esta nueva temperatura?
a) 3,70 atm
b) 0,74 atm
c) 1,37 atm
d) 7,65 atm
e) 2,25 atm
8.1-La densidad de un gas que se comporta como gas ideal a 50ºC y 1,4 atm es de 2,8g/l. Indique cual es su masa molar:
a) 2,8g/mol
b) 28g/mol
c) 53 g/mol
d) 79,5 g/mol
e) 162 g/mol
8.2- Un gas ocupa un volumen de 1 ml a 36,2ºC y 2,14 atm. calcule el volumen que ocupara a 37,8ºC y 1,02 atm
a) 0,48ml
b) 4,25ml
c) 2,11ml
d) 8,50ml
e) 2,20ml
8.3- Un recipiente de un litro lleno de oxigeno, se encuentra en CNPT. Si el recipiente se calienta hasta 100ºC y el volumen se mantiene constante ¿Cual es la presion a esta nueva temperatura?
a) 3,70 atm
b) 0,74 atm
c) 1,37 atm
d) 7,65 atm
e) 2,25 atm
Ejercicios optativos.pre-evaluacion
Guía de estudio N°5 : Gases
Cátedra de Introducción a los sistemas biológicos UNC
Boletin de problemas y cuestiones en quimica basica
http://www.iesnicolascopernico.org/FQ/4ESO/bolquimica30910.pdf
Guía de estudio N°5 : Gases
Cátedra de Introducción a los sistemas biológicos UNC
Boletin de problemas y cuestiones en quimica basica
http://www.iesnicolascopernico.org/FQ/4ESO/bolquimica30910.pdf
ANEXO N° 1
Soporte teórico
Vean el gráfico de la animación.
Si ustedes extrapolan la curva (continúan la línea hasta que corte el eje x) corta al eje x ( abscisa), en el punto -273,15°C.
Las rectas experimentales se extrapolan porque a temperaturas bajas, los gases no se encuentran como tales sino como líquidos o sólidos.
ANEXO N° 2
¿Porque ecuación de gases IDEALES?
Es un gas ideal aquel que obedece exactamente las leyes de los gases, como en la realidad cumplen con bastante aproximación las leyes , pero presentan ligeras desviaciones se los llama gases reales.
Los gases reales se aproximan al comportamiento de un gas ideal, a bajas presiones, (ya que en esta situación las moléculas están muy separadas unas de otras) , y a temperaturas moderadamente altas (ya que en estas condiciones las moléculas tienen elevada energía cinética y por esto tienen alta velocidad), entonces se separan unas de otras a gran velocidad por lo que las fuerzas entre ellas actúan poco tiempo.
