Tarea - Practica 08.. El

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

TITULO:

PRACTICA 08 CURSO:

QUÍMICA GENERAL ALUMNOS

CUEVA HUAMAN IVAN EDINSON FUSTAMANTE BERNAL OSCAR LUIS CHAMBI TAVARA MICHAEL ODDY HUAMAN MENDO RENZO EDUARDO LLAXA TOCAS ABIASER FLORES ALAYA JOHAN ESTHAY KENJI DOCENTE:

MG. ING. VÍCTOR LUNA BOTELLO CAJAMARCA -PERÚ 2021

- 1-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA PRACTICA DIRIGIDA 08 Apellidos y Nombres: __________ _____________________ _______________________ ______________ __ ASIGNATURA

:Q Qu uímica Ge General

CICLO

: III

PROFESOR

: Mg. Ing. Victor Luna Botello

FECHA

: 25/09/2021

ESCUELA

: Ingeniería Geológica

NOTA:

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PREGUNTAS 1.   Las presiones del acetato de etilo y del propanoato de etilo son 72,8 y 27,7

mmHg. ¿Calcular la presión de vapor de la mezcla líquida de 40 g del primero y 80 g del segundo? Además, determinar la fracción molar de los componentes luego de haber hecho una segunda destilación.

SOLUCIÓN DATOS: 

  Pv (acetato ) =72,8 mmHg;m ( acetato )= 40 g



  Pv ( Propinoato  Propinoato )=27,7 mmHg;m ( Propanoato  Propanoato ) =80 g

La presión de vapor de la mezcla es la suma de las presiones de vapor de acetato y del propionato de etilo, calculadas cada una según la ley de Raoult.  Pv ( disolución )= Pv ( acetato) + P v ( Pro  Propinoato pinoato) 

Peso molecular del acetato de etilo CH 3−COO−CH 2−CH 3  Pv ( acetato ) =4 × 12+ 8 × 1 + 2 × 16= 88 

Moles de acetato: 40 g



( )

 mol =0,454 mol 88 g

Peso molecular del propanoato de etilo CH 3−CH 2−COO−CH 2− CH 3  Pv ( prop  propanoato anoato )=5 × 12 + 10 × 1 + 2 × 16 =102



Moles de propanoato: 80 g   mol 102 g

( )

=0,784 mol

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

Fracción molar del acetato:  X acetato



(

  0,454 mol 0,454 mol + 0,784 mol

)=

0,006

Fracción molar del propanoato  X  prop  propanoato anoato= ( 1 − 0,006 ) = 0,994

Por lo tanto  Pv ( disolución )=72,8 mmHg× 0,006 + 27,7 mmHg× 0,994 = 27,97 mmHg

2.  A 105 ºC las tensiones de vapor del n-heptano y del n-octano son 940 y 417 mm

Hg respectivamente. Hallar la composición molar del líquido y del vapor de esta mezcla en equilibrio, asumiendo que obedece a la Ley de Raoult, cuando está hirviendo bajo la presión de 1 atm.

SOLUCIÓN DATOS:    T =105 ºC     P A = 940 mmHg  

  PB =417 mmHg

Presión de la mezcla al hervir: 1 atm= 760 Torr =760 mmHg

Calculando la composición molar del líquido: 

Hallamos la composición molar del líquido usando la formula para hallar la presión necesaria para que la mezcla hierva:  P= X  A P A +( 1− X  A ) PB



Pero, sabemos que la mezcla hierve bajo presión de 1atm = 760mmHg N-heptano:  P= X  A P A +( 1− X  A ) PB  X  A +( 1− X  A ) 417 760= 940 940 X  760= 940 X  A + 417− 417 X  A 523 X  A =343  X  A =0,6558

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N-octano:  P= X B PB +( 1− X B ) P A  X B +( 1− X B ) 940 760= 940 940 X  760= 940 X B + 940−940 X B 523 X B= 180

 X B= 0,3442

La composición molar del vapor:  y A =

 X  A  p A  P

N-heptano:  y A =  y A =

 X  A  p A  P

( 0,6558 )( 940 ) 760

 y A =0,8112

N-octano:  y A =

 X B  p B  P

 y A = (0,3442 )( 417 ) 760

 y A =0,1889

3.  Aplicando la Ecuación Ecuación de Antoine.

a.- Determinar la temperatura de ebullición del benceno y del tolueno. B.- ¿Cuál sería la composición de la fase vapor, en equilibrio con una mezcla equimolar de las dos sustancias a la temperatura de 50 °C.?

DATOS: 

SOLUCIÓN

Tomando en cuenta: A B=6,90565 ; BB =1211,033 ; C B=220.79 - 4-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA  AT =6,95334 ; BT = 1343.943 ;C T =219.377 

  T  E ( benceno)=?



  T  E ( tolueno)=?

 

Temperatura de la composición: 50 °C Composición (fase de vapor): ?

Determinamos la temperatura de ebullición del benceno: 0

log  P1= A −

 B T + C 

0

Con  Pbenceno en mmHg en °C  P=760 mmHg

Calculamos su temperatura de ebullición:  B log  P = A − T + C  0 1

0

log  PBenceno =6,90565− lo log g 760= 6,90565 − 2,88081 =

 1211,033 T + 220,79

 1211,033 T + 220,79

6,92564 T + 1524,698464 −1211,033 T + 220,79

( T + 220,79 ) ( 2,88081 )= 6,90565 T + 313,66546 2,88081 T + 636,05403 = 6,990565 T + 313,66546 636,05403 − 313,66546 = 4,02484 T 

T =80,09972 ° C 

Determinamos la temperatura de ebullición del touleno:

0

log  P1= A −

 B T + C 

0

Con  Ptouleno en mmHg en °C  P=760 mmHg

Calculamos su temperatura de ebullición: - 5-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA 0

log  P1= A −

 B T + C 

0

log  PTouleno=6,95334 −

  1343,943 T + 219,337

lo log g 760= 6,95334 −   1343,943 T + 219,337 2,88081 =

6,95334 T + 1525,402869 −1343,943 T + 219,377

( T + 219,337 ) (2,88081 ) =6,95334 T + 181,459869 2,88081 T + 631,98345 = 6,95334 T + 181,459869 631,98345 − 181,459869 =4,07253 T 

T =110,62498 ° C 

Determ Det ermina inamos mos la com compos posici ición ón de fas fases es de vap vapor, or, en equ equili ilibri brio o con una mez mezcla cla equimolar de las dos sustancias a la temperatura de 50 ° C   :: 

En el Benceno: 0

 Pbenceno = X benceno × Ptotal

 

47,6 = X benceno × 61,8

 

47,6 = X benceno 61,8

 

0,77 = X benceno



En el touleno 0

 Ptouleno = X touleno × Ptotal 14,2= X benceno × 61,8

 

14,2 = X touleno 61,8

 

0,23 = X touleno

4. El punto de ebullición normal del tetracloruro de carbono puro es de 76,8 ºC; su

constante ebulloscópica molal es 5,03 ºC/m. Despreciando la volatilidad del yodo yo do (I2). ¿Cal ¿Calcu cula larr el pu punt nto o de eb ebul ullic lició ión n qu que e pu pued ede e es espe pera rars rse e en un una a disolución de 1,00 g de I 2 en 25,38 g de tetracloruro de carbono? - 6-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA SOLUCIÓN DATOS: 

Punto de ebullición (CCl4) = 76,8 °C.



Constante ebulloscópica ebulloscópica molal (Ke) = 5,03 °C/m



Masa soluto (CCl4) = 25,4 g



Masa solvente (I2) = 1 g



Punto de ebullición de la solución = ¿?

Calculamos la masa del soluto (kg): 25,38 g ( CC l 2 ) 1 Kg

 

1000 g

=0,02538 Kg ( CC l 2)

Calculamos el # de moles del solvente (mol): 1 mol ( I 2 )

 

g ( I 2) 253,8 g ( I ¿ ¿ 2 )=3,94 × 10 3 mol ( I  ) ¿ 2

Determinamos la masa total de la solución: masa mas a de la soluc solucion ion=

 molesdel soluto ( mol ) masa mas a del solvente solvente ( Kg )

3

3,94 × 10 mol m= 0,02538  Kg

m= 0,155

 mol  Kg

Punto de ebullición de la solución:  P E( solución) = Ke  Ke× ×m  P E( solución) =5,03

 mol °C Kg   × 0,155  Kg mol

 P E( solución) =0,779 ° C 

P.E. total de la solución:  P ET ( solución) = P E ( CC l ) − P E ( solucion) 2

 P ET ( solución) =76,8 ° C −0,779 ° C   P E( solución) =76,021 ° C 

- 7-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA 5. En un sistema de calentamiento se utiliza vapor de agua que debe estar 140 -150

°C, este se genera en una caldera que se debe calibrar para operar a la presión adecuada.  

a) A que presión se debe calibrar la caldera b)Si la pres presió ión n fu fuer era a de 90 900 0 mm mmHg Hg.¿ .¿Cu Cuál ál será será la te temp mper erat atur ura a de dell va vapo por  r  generado.

 

Constantes en la ecuación de Antoine: A = 7.96681; B = 1668.210 y C = 228.000

6. Se tiene una mezcla

a 30 ºC, de benceno y tolueno. Considerando

comportamiento ideal. ¿Calcular la composición molar de su vapor en equilibrio con una mezcla formada por 50 gramos del primero y 60 gramos del segundo?

SOLUCIÓN DATOS:  

T= 30°C



m

b

m

t 

=50g

= 60g

Calculando la presión de vapor 

Benceno 25 ° C → 95.1 mmHg 30 °C →Pb

 Pb= ( 30 ° C ))(( 95.1 mmHg ) 25 ° C   Pb= 114−12 mmHg



Tolueno 25 ° C → 28.4 mmHg 30 °C →P b

 Pb=

( 30 ° C ))(( 28.4 mmHg) 25 ° C 

- 8-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA  Pb= 34.08 mmHg 

Calculando la fracción molar 

Benceno 110

g) mb= X b ( 50 g= X b ¿  X b=

  50 110

 X b=0.4545 

Tolueno mt = X b ( 110 g ) 60 g= X b ¿

 X b=

  60 110

 X b=0.5455 

Calculando la composición molar de su vapor  La fracción molar en base vapor es la relación enter la presión parcial y  x A p A la presión total.  y A =    P 

Benceno  y b=

( 0.4545 )( 114.12) 51.876

 y b= 0.9998 

Tolueno  y t =

( 0.5455 )( 34.08 ) 51.876

 y t =0.3584

Respuesta:  la com ompo posi sic ción ión

mo mola larr

de

su

vap apo or:

ben ence cen no= o=0. 0.9 9998 998;

Tolueno=0.3584

7. De Dete term rmin inar ar la pres presió ión n de va vapo porr de un una a so solu luci ción ón ac acuo uosa sa de sa saca caro rosa sa a la

temperatura de 26,8 °C. La solución fue preparada disolviendo 15 gramos de sacarosa en 250 mL de agua. - 9-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA SOLUCIÓN DATOS:  Pv=? T°=26.8 °C 15 g→ sacar sacaros osa a ( C 12 H 22 O11 ) 250 ml→agua ( H 2 O ) 

Formula: P=Po.X… (1) Cálculos: 15 g→ sacaro sacarosa sa ⇒15

g ( C 12 H 22 O11 ) ×

1 molC 12 H 22 O11 342.3 g C 12 H 22 O11

= 0.0438 molC 12 H 22 O 11

250 ml→agua ⇒250 ml H 2 O ×

!molH 2 O 18 g H 2 O

 = 0.0438 mol H 2 O

Fracción molar:

=

⇒ X 

  13.88 =0.996 13.88 + 0.0438

En (1) P=Po.X P=26.8 (0.996) P=26.69 mmHg presió ión n de va vapo porr de un una a so solu luci ción ón ac acuo uosa sa de sa saca caro rors rsa a ( Respuesta:  La pres C 12 H 22 O11) a la temperatura de 26.8 °C es 26.69 mmHg

8. Una disolución acuosa de urea a 24,3 °C, tiene una presión de vapor de 21,98 mm

Hg. ¿Calcular la molalidad de la solución?

SOLUCIÓN - 10-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA DATOS:  Pb: 21.98 mmHg T: 24.3 °C



Calculando la presión del agua 25 ° C → 37.76 mmHg 24.3 ° C → PA

 P  PA A=

24.3 ° C × 23.76 ° C  25 ° C 

 P  PA A =23.0947 mmHg



 Aplicando la ley de Raoult Raoult  P A : agua pura = 23.0947 mmHg  PB : disolución acuosa de urea = 21.98 mmHg ∆ B = X B P A

( 23.0947 −21.28 )= X B ( 23.0947 ) 1.8147 = X B ( 23.0947 )

 X B=

  1.8147 23.0947

 Fraccion molar de la disolucion → X B =0.07856 … ( 1 )



De acuerdo con la definición de fracción molar tenemos:

 X urea =

  n urea nurea+ nagua

Debido a que la fracción molar de la urea en la disolución es de 0,07856, la disolución es diluida y se puede suponer que los moles de agua son mucho mayores que los moles de urea, por lo tanto, se puede escribir que:  X urea =

 nurea nagua

nurea= X urea nagua … ( 2)



Calculando el número de moles de 1kg de agua 1000 g H 2 O =

1 mol H 2 O 18 g

- 11-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ¿ 55.55 mol H 2 O … ( 3 ) Hallamos los moles de urea



Reemplazando (1) y (3) en (2)

= X 

n urea

urea

n agua

nurea= 0.07856 × 55.55 nurea= 4.3654 moles 

Hallando la molalidad de la solución m=

4.3654 moles 1 K g

m= 4.3654 moles / Kg

Respuesta: La molalidad de la solución es 4, 3654 moles/kg. 9. Una muestra de 7,85 gramos de un compuesto orgánico se disuelve en 301

gramos de benceno. El punto de congelación de la disolución es 1,05 °C menor  que la del benceno puro. ¿Cuál es la l a masa molar de este compuesto?

SOLUCIÓN DATOS:  Disolucion→  Disolucion → 7.85 g  Disolvente→ 301 g o 0.301 kg k f  : con consta stantemola ntemolall dela dismin disminuc uciondel iondel pu punto nto decongela decongelacio cion n → 5.12 ° C / m ∆ T f  : var variac iacio ion n dela T ° de conge congelac lacio ion n dela disol disoluc ucion ion → 1.05 ° C 



Hallamos la molalidad de la disolución:

 Molalidad ( m ) 

 ∆ T f   K f 

=

  1.05 ° C  5.12 ° C / m

= 0.205 m

Determ Det ermina inamos mos la can cantid tidad ad de mol moles. es. Com Como o la mo molal lalida idad d nos ind indica ica que existen 0,205 moles de soluto en 1kg de disolvente, determinamos cuántos moles están incluidos en 0,301 kg de Benceno.

¿ de mole moless= ( 0.301 kg )



(

  )=

0.205 mol 1 kg

0.0617

calculamos la masa molar  masa mas a molar molar =

  7.85 g   gcompuesto =127.22 g /mol = moles mol es de compues compuesto to 0.0617 mol

- 12-

 

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10.   El et etil ilen engl glic icol ol (C (CH H2OH CH2OH OH)) es un an anti tico cong ngel elan ante te mu muy y co comú mún n pa para ra

automóviles; es soluble en agua y bastante no volátil (Pe = 197 °C). ¿Calcular  el punto de congelación de una disolución que contiene 65 gramos de esta disolución en 2 500 mL de agua?

SOLUCIÓN DATOS: Masa molecular = 62.01 g/mol p.eb = 197 °C  Formula= ∆ T fusion= K fusion × m

Tenemos: Para la molalidad de la disolución se necesita conocer el numero de moles de EG y la masa del disolvente en Kg. Encontrando la masa molar del EG

( 65 g EG ) ×

(

  1 mo moll EG 62.07 g EG

)=

1.05 mo moll EG

m=

  moles moles de soluto soluto masa disolvente ( kg )

m=

1.05 mo moll EG   = 0.42 mo moll EG / Kg O=0.42 m 2.500 kg O

∆ =m= 1.86 °

(

 C  m

( 0.42 m) =4.43 ° C 

)

Respuesta: punto de congelación 4.43 °C 11.

 Una disolución de urea: CO(NH2)2 tiene a 0ºC una presión osmótica de 0,16 atm. ¿Cuál será su concentración en gramos/litro?

SOLUCIÓN 





La masa molecular de la urea es:  Pm ¿  Aplicamos la fórmula que que nos da la presión osm osmótica ótica de una solució solución n es: g   g n  . R . T  ⟹ π . P m =  . R . T   . T → π=   π . V  =  =n . R . T → π  =  . R .T v V .Pm v  Aplicando esta última:  g   0 , 16 × 60  g g = 0 , 423 = 0,16 × 60=  × 0,082 × 273 litro litro 0 , 082 × 273 v - 13-

  

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA RESPUESTA: La concentración en gramos/litro es 0,423 12. 

Se queman 24,8 g de un compuesto orgánico formado por C, H y O, obteniéndose 35,2 g de dióxido de carbono y 21,6 g de agua. Si se sabe, que al disolver 93,0 g de dicho compuesto en 250 ml de agua el punto de congelación de ésta desciende hasta los -11,16 ºC. ¿Determinar las fórmulas empírica y molecular de dicho compuesto?

SOLUCIÓN CaHbOc + O2 → CO2 + H2O 



 

 12 =9,6 gramos de C 44  2 gramos de H que hay en 21,6 gramos de  H 2 O =21,6 x = 2,4gramos de H 18 gramos de O que hay en la muestra inicial = 24,8 − 9,6 − 2,4 = 12,8 gramos de O

gramos de C que hay en 35,2 gramos de C O2= 35,2 x

Para poder calcular la formula empírica, tenemos primero que calcular cuantos átomos − gramos hay en cada uno de los elementos mencionados. 9,6 2,4 12,8 at − grdeC =  = 0,8 at − g r d e H =     =2,4at − grdeO=   =0,8 12 1 16

C0,8 H2,4 O0,8  Ahora para poder tener tener números enteros deb debemos emos de dividir por el menor resu resultado ltado en este caso sería el 0,8. 0,8 2,4 0,8 =3at − grdeO = =1 = 1at − g r d e H =   at − grdeC = 0,8 0,8 0,8

C1 H3 ∴ la

fórmula empírica (C 1H3O1)

Una vez calculada la fórmula empírica, procedemos a calcular la fórmula molecular, para par a el ello lo c calc alcula ulamos mos el p peso eso mol molec ecula ularr co con n ay ayuda uda del p punt unto o de c cong ongela elació ción. n. ∆T = Kc. moles   93   m   ( 1,86 ) ( 93 ) ∆ T = Kc . − 11,16 =−1,86 x  Pm = =62 Pm =62  Pm ) ( kg del disolven disolvente te ) ( Pm ( Pm ) ( 0,25 ) ( 11,16 ) ( 0,25 )

con el peso molecular podremos hallar el peso molecular de la l a formula empírica a la cual a la cual la multiplicamos por (n) → (C 1H3O1)n

n ( 1 x 12 + 1 x 3 + 1 x 16 )= 6231 n=62n =62 ∴ la

fórmula molecular quedaría → (C1H3O1)2 = C2H6O2

Respuesta: La fórmula empírica es → C1H3O1 y la fórmula molecular es C2H6O2 - 14-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA 13.  Disolvemos 15,0 g de un soluto no volátil en 250 g de benceno puro (C6 H6 ), con lo cual se obtiene una disolución que a 30 ºC tiene una presión de vapor de 120,2 mmHg ¿Determinar por este procedimiento la masa molecular aproximada del soluto?. Datos: Pesos atómicos: C = 12,0 ; H = 1,0 ; Presión de vapor del benceno a

30ºC = 121,8 mm de Hg.

SOLUCIÓN

La expresión de la Ley de Raoult que nos da el descenso de la presión de vapor de un disolvente al disolver en él un soluto no volátil es:

o

o

 Pv = Pv . X  DVTE ⇒ P v = Pv .

n DVTE n DVTE+ n SOLUTO

Sustituyendo: 250 120,2=121,8 ×

78 250   15 78

+  Pm

Despejando peso molecular del soluto:   15  250 250   15 120,2 =121,8 × 3,205 =121,8 ×   120,2 3,205 +  +  Pm 78 78  Pm

)

(

385,26 +

)

(

 1803 1803 1803 120,2 × 15   =5,109 Pm =   =390,369−385,26   =390,369  Pm =352,91 5,109  Pm  Pm  Pm

RESPUESTA: La masa molecular aproximada del soluto es  = 352,91 14.  ¿Cuantos átomos contiene la molécula de fósforo, si 2,4 g. de fósforo disueltos en 100 g. de sulfuro de carbono producen una elevación del punto de ebullición de 0,443 ºC sabiendo que la elevación molar del punto de ebullición para el sulfuro de carbono es de 2,29 ºC?.

SOLUCIÓN 

Partiendo del dato que nos ofrece el enunciado sobre la elevación de la la temperatura de ebullición del sulfuro de carbono podemos determinar el peso molecular de la molécula de fósforo, que será:

∆ t = k . m ⟹ ∆ t = K .

  g SOLU SOLUTO TO  PmSOLUTO× Kg DVTE

  Formula que aplicada a los datos que conocemos, nos da: - 15-

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA   2,4   2 , 29 × 2 , 4  PmSOLUTO= 0 , 443 × 0 , 10 0  PmSOLUTO× 0 , 10 0  g  PmSOLUTO=124 , 06 mo l 0 , 443 =2 , 29

RESPUESTA:  -

15.

La fó fórm rmul ula ad de e la mo molé lécu cula la d de e ffós ósfo foro ro e es: s: Pn por lo que su peso molecular será: Pm = n.31 y acabamos de calcularlo, por lo que tendremos: n. 31 = 124; n = 4, es decir, que cada molécula de fósforo contiene 4 átomos de dicho elemento, de manera que la fórmula de la molécula de fósforo será: P 4

 Una disolución que contiene 4,50 g de una sustancia “no electrolito” disuelta

en 125 g de agua congelada 0,372 ºC. ¿Calcular la masa molecular aproximada del soluto?

SOLUCIÓN La disolución de un soluto no volátil en un disolvente hace que el punto de congelación de este descienda; este fenómeno recibe el nombre de crioscopía, y la fórmula que lo regula es: ∆ T = Kc . m

∆: La variación del punto de congelación del disolvente  : Es la constante crioscópica molal del disolvente, nos indica el valor del descenso del punto de congelación cuando se tiene una disolución 1 molal . Es carácterístico de cada disolvente, y para el caso del agua vale 1,86°C : Es la molalidad de la disolución Se tiene:   gramos soluto soluto   4.90 ∆ T = Kc . m → ∆ T = Kc . mas masa a molec masa a molec. molec. soluto soluto → 0 . ( −0,372 ) =1,86. mas  Kg disolvent e 0 , 125  g →masamolecular =180 mo l

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