OBJETO DE ESTUDIO1

FCQ-UACH QUMICA BSICA I ENE-JUN 2011

Objeto de estudio 3Resultado de Aprendizaje

A. ACTIVIDADES PRELIMINARES

Individualmente, resuelve los siguientes cuestionamientos:

1. Qu es un gas?

2. Cul es la diferencia entre un gas ideal y uno real?3. Cuntas leyes de los gases recuerdas?4. Qu es presin y como se mide?

5. A qu se le llama temperatura absoluta?6. Qu sucede al poner en contacto el bicarbonato de sodio casero con jugo de limn?B. ACTIVIDADES DE DESARROLLOPara desarrollar las actividades de desarrollo de este objeto de estudio, se recomienda apoyarse en los textos indicados en la bibliografa y/o otros medios de informacin que aborden los temas relacionados al Objeto de Estudio No 3.En tu cuaderno de apuntes de manera clara y ordenada resuelve cada uno de los siguientes planteamientos.1. Escribe el fundamento de cada una de las siguientes leyes:a. Ley de Boyle

b. Ley de Charles y de Gay-Lussac

c. Ley de Avogadro

d. Ley de Dalton

2. Describe las caractersticas de un gas ideal, indica la ecuacin y describe cada trmino

3. En qu se basa la teora cintica molecular de los gases?

4. Cules son las condiciones de temperatura y presin estndar(1atm, 273.15 K) y cules son las normales (100 KPa -0.986 atm-, 25 C?

5. En qu condiciones los gases exhibirn un comportamiento no ideal?6. Cules son los pasos que se requieren llevar a cabo para realizar un anlisis estequimetrico de los gases? 7. Construye un formulario que incluya todas las ecuaciones involucradas en clculos de gases adems de incluir todos los factores de conversin necesarios (conversin de temperaturas, presin, etc)8. Realiza una actividad virtual e interactiva de teora y laboratorio en el sitio: Pea, Cano Jess 2007. Software didctico sobre leyes de los gases Conserjera de Educacin y Ciencia. Junta Andaluca. www.educaplus.org C. ACTIVIDADES DE APLICACIN.

De acuerdo a la informacin abordada anteriormente discute y resuelve con tus compaeros de equipo los siguientes ejercicios.Ley de Boyle, Ley de Charles, Ley de Gay-Lussac, Ley de Avogadro.1. Una muestra de gas ocupa 10 litros a una presin de 1 atmsfera. Cul ser su volumen si la presin aumenta a 2 atmsferas? Supngase que no vara la temperatura. Resp. 5 litros.2. Una muestra de oxigeno ocupa 10 litros bajo una presin 790 torr (105 kPa). Si la temperatura no vara. A qu presin ocupar 13.4 litros? Resp. 589.55 torr o 78.6 kPa.3. Una muestra de gas de 250 ml est confinada bajo una atmsfera de presin a 25 C. Qu volumen ocupar dicho gas a 50 C si la presin se mantiene constante? Sol. 270.97 ml4. Una muestra de nitrgeno ocupa 400 ml a 100 0 C. Si la presin se mantiene constante, a qu temperatura ocupar 200 ml? Sol. 186.5 K -86.5C5. Una muestra de nen ocupa 100 litros a 27C y una presin de 1000 torr. Qu volumen ocupar en condiciones estndar? Sol. 119.736 litros6. Una muestra de gas ocupa 10 litros de 240C bajo una presin de 80 kPa. A qu temperatura ocupara 20 litros si la presin aumenta a 107 kPa? Sol. 1372 K , 1099.27C7. Una muestra de oxigeno preparada en el laboratorio ocupa 750 ml a temperatura ambiente, 21C, un da en que la presin es de 745 torr. Qu volumen ocupar en condiciones estndar? Respuesta: 682.683 ml

8. Qu volumen de hidrgeno se combinar con 40 litros de oxigeno para formar vapor de agua a 750C y una atmsfera de presin? Resp. Primero escribe y balancea la ecuacin 80 litros.9. Qu volmenes de nitrgeno y de hidrogeno expresados en litros se necesitan para producir 75 litros de amoniaco? La presin y la temperatura se mantienen constantes. Resp. Escribir y balancear la reaccin qumica primero 37.5 l de nitrgeno y 112.5 litros de hidrogenoDensidades de Gases y Volumen Molar:

10. Si un mol de gas ocupa 22.4 litros en c.n. Qu volumen ocuparn 2.65 moles en las mismas condiciones? Resp. 59.36 litros

11. Cuntos moles de gas contienen 6.2 litros del mismo en c.e.? Resp. 0.2767 moles.12. Un mol de gas ocupa una presin y una temperatura particulares 27 litros, siendo su densidad 1.41 g/l. Cul ser el peso de un mol de gas y su densidad en c.e.? Cul es su peso molecular? Resp. 38.07 g/mol, pm = 38.07 uma, en c.n. la densidad ser de 1.699 g/l13. Una muestra de 0.109 gramos de un gas ocupan 112 mililitros a 100C y 750 torr. Cul es el peso molecular del gas? Resp. 80.89 ml en c.n. y P.M. = 30.18 g/mol (puede calcularse tambin con PV = nRT).Determinacin de masas molares y frmulas verdaderas de compuestos gaseosos14. Un anlisis de una muestra de un compuesto gaseoso revela que contiene el 85.7 % en peso de carbono y el 14.3 % en peso de hidrogeno. En condiciones estndar, 100 ml del compuesto pesan 0.188 gramos. Cul es su frmula verdadera? Resp. Determine primero la frmula emprica, la formula verdadera es C3H6.15. Se determina por el mtodo de Dumas el peso molecular de un lquido voltil (punto de ebullicin menor a 100C). Un matraz de 120 ml contiene 0.345 gramos de vapor a 100C y una atmsfera de presin. Cul es el peso molecular del compuesto? Resp. 88 uma (corregir primero el volumen de vapor a c.n.) los clculos se pueden realizar igual que los gases, ya que es un lquido voltil con p.e. menor de 100C.16. El anlisis de un liquido voltil del ejemplo anterior demuestra que contiene en peso el 54.5% de carbono, el 9.1% de hidrgeno y el 36.4% de oxigeno. Cul es su frmula verdadera? Respuesta C4H8O2Gases ideales17. R puede ser cualquier unidad de energa por mol y grado Kelvin. Calcule R en caloras por mol y grado Kelvin. Considere que 1L atm = 24 2173 caloras Resp. 1.987 cal/ K mol. Evalu el valor de R en unidades del SI, considerando que 1 atmsfera de presin son 101.3 kilopascales y el volumen molar en c.n. 22.4 dm3 Resp. 8.31 kPa dm3/K mol18. Cul es el volumen de un globo lleno de gas que contiene 4 moles de helio a una presin atmosfrica de 748 torr y una temperatura de 30C? Resp. 101 litros19. Cuntos moles de hidrgeno hay en un recipiente de 5 litros a una presin de 400 torr y 26C? Resp. 0.107 moles20. Qu presin en kilopascales ejercen 54 gramos de xenn, contenidos en un matraz de 1 litro a 20C? Resp. 1.02 x 103 kPa o 10.1 atmLey de Dalton de las presiones parciales21. Un matraz de 10 litros contiene 0.2 moles de metano, 0.3 moles de hidrogeno y 0.4 moles de nitrgeno a 25 0 C. a). cul es la presin dentro del matraz en atmsferas? b) cul es la presin parcial de cada componente en la mezcla? Resp. Presin total de 2.2 atm, la presin del metano de 0.489 atm la presin del hidrgeno es de 0.734 atm y del nitrgeno de 0.979 atm.22. Se recoge sobre agua a 21C una muestra de 300 ml de hidrogeno un da en el que la presin atmosfrica es de 748 torr. a) qu volumen ocupar el hidrogeno seco en condiciones normales?, b) cunto pesar la muestra de hidrgeno seco? Resp. Se recomienda corregir el volumen de hidrgeno a las c.n. y corregir la presin de vapor del agua (4.4878 KPa) consultando la tabla de presiones de vapor del agua s temperaturas prximas al ambiente a). 267 ml de hidrogeno en c.n. y b). 0.0241 gramos de hidrogeno seco.Ley de Graham: Velocidades de difusin de Gases23. Calcule la relacin entre las velocidades de difusin del metano y del dixido de azufre, o sea, velocidad del metano/Velocidad del dixido de azufre Resp. 224. Una muestra de 100 ml de hidrgeno difunde a travs de las paredes de un recipiente poroso a una velocidad cuatro veces mayor que un gas desconocido. Calcule el peso molecular de dicho gas. Resp. 32 uma.Gases Reales- Desviaciones de la Idealidad25. Calcule la presin ejercida por un mol de metano, en un recipiente de 10 litros a 25C, suponiendo: a) comportamiento ideal; b) comportamiento no ideal. Resp. a) 2.45 atm y b) 2.44 consultar en la tabla correspondiente los valores de a y b.Estequiometra de Reacciones en las que intervienen gases26. Qu volumen de oxigeno en c.e. se producir por calentamiento de 100 gramos de clorato de potasio? Respuesta: Escribir primero la reaccin balanceada, 27.4 l en c.n. 2KClO3 2KCl +3O227. Se calientan 1.8 gramos de una muestra de clorato de potasio y cloruro de potasio, hasta la descomposicin completa del clorato de potasio. El oxigeno liberado ocupa 400 ml cuando se recoge sobre agua a 25C con una presin atmosfrica de 750 torr. Qu porcentaje de clorato de potasio contena la mezcla? Resp. El clorato de potasio de la muestra produce 350 ml de oxigeno en c.n. Por lo tanto la muestra contiene 1.28 gramos de clorato de potasio y su porcentaje es de 71.1 % de clorato de potasio.28. Cuando se calientan hasta la descomposicin completa, 5.94 gramos de una mezcla de carbonato de bario y carbonato de calcio, se producen 896 mililitros de dixido de carbono (en condiciones normales). Calcule los pesos y los porcentajes de carbonato de bario y de carbonato de calcio en la muestra. Resp. 66.3 % de carbonato de bario y 33.37 % de carbonato de calcio. BaCO3 BaO + CO2, CaCO3 CaO + CO2

D. ACTIVIDAD INTEGRADORA DEL DESEMPEO

En equipo y dentro del horario de laboratorio, realiza y reporta la siguiente prctica: Prctica nm 7: Produccin de oxgeno en el laboratorio

BIBLIOGRAFIA

Chang, Raymond. 2009. Qumica. Dcima edicin. McGraw-Hill. Brown, Lemay, Burrsten. 2009. Qumica la Ciencia Central. Decimoprimera edicin. Pearson - Prentice Hall. Pea, Cano Jess 2007. Software didctico sobre leyes de los gases Conserjera de Educacin y Ciencia. Junta Andaluca. www.educaplus.

PRCTICA No. 7Resultado de Aprendizaje

A. ACTIVIDADES PRELIMINARES

Individualmente, resuelve los siguientes cuestionamientos:

1. En una imagen indica cuales son las temperaturas en la flama de un mechero.

2. Qu es el gas oxgeno y cual es su importancia?

3. Lee detenidamente el procedimiento y haz la lista de material, reactivos y equipo correspondiente para poder llevar a cabo la prctica.

4. Realiza el diagrama de flujo correspondiente a la prctica

5. Escribe y balancea la ecuacin qumica que se llevar a cabo durante este experimento.

6. Calcula la cantidad de clorato de potasio al 99.67% que requiere pesar exactamente para producir 200 mL de oxgeno; para ello es necesario investigar o medir en un barmetro la presin atmosfrica (ejm. 720 mmHg), adems hay que tener en cuenta que la temperatura del agua que se ajustara a 40C para poder consultar su presin de vapor (55.32 mmHg). (Incluir los clculos en el reporte)B. ACTIVIDADES DE DESARROLLOMaterial: Reactivos:

Equipo:Procedimiento: 1. Llena tres cuartas partes del bao automatizado y enciende al mximo la resistencia para ajustar la temperatura a 40C, la cual debe ser constante durante todo el experimento.2. Sumerge la probeta en el bao y voltala sin que queden burbujas, sostenla con una pinza de 3 dedos3. Introduce con cuidado la manguera por el costado y el fondo hasta que llegue a una tercera parte de la probeta. (para que puedas ver siempre las burbujas de oxigeno y saber hasta cuando finaliza la reaccin).4. Monta el equipo de manera similar a como se muestra en la Figura 1 y asegura bien las mangueras.

Figura 1: Esquema de montaje de material para la recoleccin de gas5. Pesar con exactitud los gramos calculados del clorato de potasio 6. Colocar con cuidado el reactivo en el tubo de ensaye SECO y cerrar perfectamente con el tapn, introducir la varilla de vidrio por el agujero y ensamblar la manguera (evitar fugas). Si el tubo tiene agua, la mezcla se queda en la parte superior y no reacciona.7. Calentar con flama muy suave la mezcla, para que empiece a burbujear el gas formado. 8. Una vez que deje de burbujear, registre el volumen de gas producido. C. ACTIVIDADES DE APLICACIN Utilizando clculos CLAROS y COMPLETOS, resuelve lo siguiente:

1. Cul fue el volumen real obtenido de oxgeno?

2. Calcula el rendimiento de reaccin con el volumen terico y el volumen experimental de oxgeno

3. Empleando la ley de los gases ideales, calcula la masa de oxgeno obtenido

D. ACTIVIDAD INTEGRADORA DEL DESEMPEO Entrega el reporte de la prctica por equipo

Aplica las leyes de los gases a la solucin de problemas estequiomtricos

Obtiene gas oxgeno como producto de la reaccin

Aplica la Ley de Dalton, Leyes de los Gases y la Ley de Conservacin de la Materia

Calcula la masa necesaria de reactivo para producir un volumen de oxigeno en el laboratorio aplicando las leyes de los gases.

Calcula a partir de datos experimentales el rendimiento de la reaccin.

Q.Daniela Yenthile Rodrguez Hernndez3