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224 CAPÍTULO 5 Gases

inesperado accidente en el mar, las tabletas de LiH 378C, que es la temperatura corporal. c) Si Mozart vivió
reaccionarían con el agua del mar y se llenarían sus exactamente 35 años, ¿cuántas moléculas exhaló en
chalecos y botes salvavidas con hidrógeno gaseoso. este periodo? (Una persona promedio respira 12 veces
¿Cuántos gramos de LiH se necesitarían para llenar un por minuto.) d) Calcule la fracción de moléculas en la
salvavidas de 4.1 L a 0.97 atm y 128C? atmósfera que fueron exhaladas por Mozart. ¿Cuántas
5.142 La atmósfera de Marte está compuesta principalmente moléculas de Mozart respiraríamos con cada inhalación
de dióxido de carbono. La temperatura de la superfi cie de aire? e) Enuncie tres suposiciones importantes en
tiene 220 K y la presión atmosférica unos 6.0 mmHg. estos cálculos.
Tomando estos valores como “TPE marcianas”, calcule 5.147 ¿A qué temperatura los átomos de He tendrán el mismo
el volumen molar en litros de un gas ideal en Marte. valor de u rms que las moléculas de N 2 a 258C?
5.143 La atmósfera de Venus está compuesta de 96.5% de 5.148 Calcule la distancia (en nanómetros) entre las molécu-
CO 2 , 3.5% de N 2 y 0.015% de SO 2 en volumen. Su las de vapor de agua a 1008C y 1.0 atm. Suponga un
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presión atmosférica estándar es de 9.0 3 10 Pa. comportamiento ideal. Repita el cálculo para el agua
Calcule las presiones parciales de los gases en pascales. líquida a 1008C, si la densidad del agua a esa tempera-
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5.144 Una estudiante intenta determinar el volumen de un tura es de 0.96 g/cm . Comente los resultados obteni-
bulbo como el que se muestra en la página 191, y éstos dos. (Suponga que las moléculas de agua son esferas
son sus resultados: masa del bulbo llenado con aire seco con un diámetro de 0.3 nm.) (Sugerencia: Calcule pri-
a 238C y 744 mmHg 5 91.6843 g; masa del bulbo al mero la densidad de las moléculas de agua. Luego, con-
vacío 5 91.4715 g. Suponga que la composición del vierta esta densidad a densidad lineal, es decir, el
aire es de 78% de N 2 , 21% de O 2 y 1% de argón. ¿Cuál número de moléculas en una dirección.)
es el volumen (en mililitros) del bulbo? (Sugerencia:
5.149 ¿Cuál de los gases nobles no tiene un comportamiento
Primero calcule la masa molar promedio del aire, como ideal en ninguna circunstancia? ¿Por qué?
se muestra en el problema 3.152.)
5.150 Una relación conocida como la fórmula barométrica es
5.145 Aplique sus conocimientos de la teoría cinética de los
útil para estimar el cambio en la presión atmosférica
gases a las siguientes situaciones. a) Dos matraces de
con respecto a la altitud. La fórmula está dada por
volúmenes V 1 y V 2 (donde V 2 > V 1 ) contienen el mismo 2gmh/RT
P 5 P 0 e donde P y P 0 son las presiones a la altu-
número de átomos de helio a igual temperatura. i)
ra h y a nivel del mar, respectivamente, g es la acelera-
Compare las raíces de la velocidad cuadrática media 2
ción debida a la gravedad (9.8 m/s ), m es el promedio
(rms) y las energías cinéticas promedio de los átomos
de la masa molar del aire (29.0 g/mol), y R es la cons-
de helio (He) en los matraces. ii) Compare la frecuencia
tante de los gases. Calcule la presión atmosférica en
y la fuerza con las cuales chocan los átomos de He con
atm a una altura de 5.0 km, suponiendo que la tempera-
las paredes de los recipientes. b) En dos matraces que
tura sea constante a 58C y P 0 5 1.0 atm.
tienen el mismo volumen se coloca un número igual de
átomos de He a las temperaturas T 1 y T 2 (donde T 2 > 5.151 Una muestra de 5.72 g de grafi to se calentó con 68.4 g
T 1 ). i) Compare las raíces de la velocidad cuadrática de O 2 en un matraz de 8.00 L. La reacción que se pro-
media de los átomos en los dos matraces. ii) Compare dujo fue
la frecuencia y la fuerza con las cuales chocan los áto-
C(grafito) 1 O 2 (g) ¡ CO 2 (g)
mos de He con las paredes de los recipientes. c) Un
mismo número de átomos de He y de neón (Ne) se
Después de que la reacción se completó, la temperatura
colocan en dos matraces de igual volumen, y la tempe-
en el matraz fue de 1828C. ¿Cuál era la presión total en
ratura de ambos gases es de 748C. Discuta la validez de
el interior del matraz?
los siguientes enunciados: i) La raíz de la velocidad
cuadrática media del He es igual a la del Ne. ii) Las 5.152 Una mezcla equimolar de H 2 y D 2 se efunde a través de
energías cinéticas promedio de los dos gases son las un orifi cio (pequeño agujero) a cierta temperatura.
mismas. iii) La raíz de la velocidad cuadrática media de Calcule la composición (en fracciones molares) del gas
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cada átomo de He es 1.47 3 10 m/s. que atraviesa el orifi cio. La masa molar de D 2 es de
2.014 g/mol.
5.146 Se ha dicho que en cada respiración tomamos, en pro-
medio, moléculas que una vez fueron exhaladas por 5.153 Una mezcla de carbonato de calcio (CaCO 3 ) y carbona-
Wolfgang Amadeus Mozart (1756-1791). Los siguien- to de magnesio (MgCO 3 ) con 6.26 g de masa reacciona
tes cálculos demuestran la validez de este enunciado. a) completamente con el ácido clorhídrico (HCl) para
Calcule el número total de moléculas en la atmósfera. generar 1.73 litros de CO 2 a 488C y 1.12 atm. Calcule
(Sugerencia: Utilice el resultado del problema 5.106 y los porcentajes en masa de CaCO 3 y MgCO 3 en la mez-
use el valor de 29.0 g/mol para la masa molar del aire.) cla.
b) Suponiendo que el volumen de aire de cada respira- 5.154 Una muestra de 6.11 g de una aleación de Cu-Zn reac-
ción (inhalado o exhalado) es de 500 mL, calcule el ciona con ácido HCl para producir hidrógeno gaseoso.
número de moléculas exhaladas en cada respiración a Si el hidrógeno gaseoso tiene un volumen de 1.26 L a