3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS SUPLEMENTARIOS 75
Resp. Este tubo tiene la resistencia suficiente para soportar la presión (se esperan 2.2 atm), pero sin mucho margen de
tolerancia. La costumbre en el diseño es que debe preverse la probabilidad de que aumente la presión. Sería prudente usar
un tubo más resistente.
5.42. En la cima de una montaña el termómetro marca 10°C y el barómetro indica 700 mm Hg. En la base de la misma montaña,
la temperatura es 30°C y la presión es 760 mm Hg. Compare la densidad del aire en la cima con la densidad en la base de
la montaña.
Resp. 0.986 en la cima y 1.000 en la base
5.43. En un tubo graduado se recibe un volumen de 95 cm 3 de óxido nitroso a 27°C sobre mercurio. El nivel del mercurio en el
interior del tubo está 60 mm por arriba del nivel exterior, cuando el barómetro indica 750 torr. a) Calcule el volumen del gas
en condiciones normales. b) ¿Qué volumen ocuparía el gas a 40°C con una presión barométrica de 745 torr y con el nivel
de mercurio del tubo 25 mm por abajo del nivel exterior?
Resp. a) 78 cm 3 ; b) 89 cm 3
5.44. A cierta altura, en la atmósfera superior, se estima que la temperatura es −100°C, y que la densidad es sólo la 10 −9 parte
de la de la atmósfera terrestre en condiciones normales. Suponiendo que la composición de la atmósfera sea uniforme, ¿cuál
es la presión, en torr, a esta altitud?
Resp. 4.82 × 10 −7 torr
5.45. A 0°C, la densidad del nitrógeno a 1 atm es 1.25 kg/m 3 . El nitrógeno que ocupaba 1500 cm 3 en condiciones normales se
comprimió a 0°C hasta 575 atm y se observó que el volumen del gas era 3.92 cm 3 , violando la ley de Boyle. ¿Cuál es la
densidad final de este gas no ideal?
Resp. 478 kg/m 3
546. Un cilindro de un motor automotriz de 8 cilindros tiene 625 mL de volumen máximo. La mezcla de combustible y aire en
ese cilindro (presión original 1 atm) se comprime a 85 mL y se enciende. a) Si los gases estaban a un volumen máximo a
1 atm, ¿cuál es la presión al comprimirlos, antes de la ignición? b) Determine la relación de compresión (relación de volumen).
Resp. a) 7.67 atm; b) 7.35:1
5.47. Reconsidere el problema 5.46 en forma más realista. La mezcla de combustible y aire entra al motor a 18°C y después de
la compresión está a 121° C justo antes del encendido. Si la presión original antes de la compresión es 1 atm, a) ¿cuál es la
presión justo antes de la ignición? b) ¿Sería adecuado el motor diseñado con los parámetros del problema 5.46 para las
condiciones de este problema?
Resp. 9.96 atm; b) Como en este caso la presión es casi 30% mayor, se aconseja reforzar el cilindro.
5.48. La respiración de una suspensión de levaduras se midió observando la disminución de la presión del gas arriba de ella. Se
adaptó el aparato de la figura 5-8 para que el gas estuviera confinado a un volumen constante de 16.0 cm 3 y todo el cambio
de presión se debió a la absorción de oxígeno por las células. Se midió la presión con un manómetro, cuyo fluido tenía
1.034 g/cm 3 de densidad. El suministro del líquido era ajustable, de modo que el nivel en la rama cerrada se mantenía
constante. Todo el aparato se mantuvo a 37°C. En un periodo de observación de 30 minutos, el fluido en el lado abierto del
manómetro bajó 37 mm. Sin tener en cuenta la solubilidad del oxígeno en la suspensión de levadura, calcule la rapidez de
consumo de oxígeno por las células, en milímetros cúbicos de O 2 , en condiciones normales, por hora.
Resp. 105 mm 3 /hr
5.49. Se analizó una mezcla de N 2 , NO y NO 2 por absorción selectiva de óxidos de nitrógeno. El volumen inicial de la mezcla
fue 2.74 cm 3 . Después del tratamiento con agua, donde se absorbió el NO 2 , el volumen era 2.02 cm 3 . Entonces se agitó una
disolución de FeSO 4 en agua, con el gas residual, para absorber el NO, y después de ello el volumen fue 0.25 cm 3 . Todos
los volúmenes se midieron a la misma presión. Sin tomar en cuenta el vapor de agua, ¿cuál fue el porciento en volumen de
cada gas en la mezcla original?
Resp. 9.1% N 2 ; 64.6% NO; 26.3% NO 2
5.50. El HCN puede ser tóxico a una concentración de 150 ppm. a) ¿Cuál es la composición porcentual de HCN en el aire a esa
concentración? b) ¿Cuál es la presión parcial de HCN a esa concentración si la presión total es 1 atm?
Resp. a) 0.015% HCN; b) 0.00015 atm