Guia De Ejercicios Cantidad De Materia Y Numero De Avogadro

GUIA DE EJERCICIOS CANTIDAD DE MATERIA Y NUMERO DE AVOGADRO
1. ¿Cuántos moles de N2 hay en 44,8 litros de este gas medidos a 0º C y a 1 atm de presión?
A) 0,5 mol
B) 1,0 mol
C) 1,5 mol
D) 2,0 moles
E) 4,0 moles
Clave: D
Comentario
Es una pregunta muy directa sobre la cantidad de un gas bajo las condiciones dadas de presión y temperatura.
En la Enseñanza Media se utiliza mucho elconcepto de volumen molar de un gas (ideal en condiciones normales de presión y temperatura, 1 atm y 0º C). Este volumen en estas condiciones es de 22,4 litros. Luego, si un mol ocupa 22,4 litros, el doble de este volumen debe contener 2,0 moles de gas, que corresponde a la alternativa D.
Pero existe una manera un poco más compleja de resolver, que considera la ecuación de los gases ideales.
[pic]Donde n es el número de moles, P la presión en atm, V el volumen de gas en litros, R la constante de los gases (0,082 L atm/K mol) y T la temperatura en grados Kelvin (esta se calcula sumando 273 a la temperatura en grados Celsius conocida), que en este caso es 273 + 0 = 273. Luego, la cantidad de moles será:
[pic]
Es probable que algunos estudiantes manejen el concepto del volumen molar de un gasde 22,4 L como una constante inmutable, olvidando que esto se cumple sólo si se tiene 1 mol de gas ideal a la presión de 1,0 atm y a 273º K.
2. Según la ecuación
2Fe(s) + 6HCl(ac) ----------› 2FeCl3(ac)  + 3H2(g)
¿Qué cantidad de hierro (Fe) ha reaccionado con ácido clorhídrico (HCl) para producir 67,2 litros de hidrógeno (H) medido en condiciones normales de presión y temperatura?
A) 1 mol deFe
B) 2 moles de Fe
C) 3 moles de Fe
D) 2/3 mol de Fe
E)  3/2 moles de Fe
Clave: B
Comentario
Se sabe que un mol de gas, cualquiera que este sea, contiene 6,023 x 1023 moléculas en condiciones normales de presión y temperatura; es decir, a 1 atm y a 0º C. Por otra parte, el número de moléculas indicado (Número de Avogadro) de cualquier gas ocupará el mismo volumen en las mismas condicionesde presión y temperatura. Un mol de un gas, en las condiciones estándar de presión y temperatura indicadas, ocupa un volumen de 22,4 litros (volumen molar).
La ecuación de la reacción indica que 2 moles de Fe reaccionan con 6 moles de HCl para producir 2 moles de cloruro férrico y 3 moles de hidrógeno.
El estudiante debe calcular, en primer lugar, el número de moles que corresponde a 67,2litros dividiendo esta cantidad por 22,4 (67,2 / 22,4 = 3 moles).
Por lo tanto, si se han producido 67,2 litros de hidrógeno, que equivalen a 3 moles de este gas, quiere decir que han reaccionado 2 moles de Fe, que es exactamente la proporción indicada en la ecuación.
Luego, la alternativa correcta es la B).
3. En condiciones normales de presión (1 atm) y temperatura (0º C) se tiene 1 mol de cadauno de los siguientes hidrocarburos gaseosos:
Metano (CH4)       Acetileno (C2H2)       y Etano (C2H6)
¿Cuál(es) de las siguientes propiedades son iguales para los tres hidrocarburos?
I)    La masa.
II)   El volumen.
III)  El número de moléculas.
Alternativas:
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo II y III
E) I, IIy III
Clave: D
Comentario:
La pregunta requiere que tres sustanciassean analizadas comparativamente frente a diferentes características de los gases.
Aunque la pregunta no lo expresa se entiende que se trata de un comportamiento ideal, debido a que ese es el criterio utilizado en la enseñanza media respecto de los gases.
Al disponerse de 1 mol de cada gas, siendo ellos diferentes, sus masas necesariamente son distintas.
En la afirmación II está implícita la leyde Avogadro, la que establece una proporcionalidad de la cantidad de moles con el volumen de gas medido a la misma presión y temperatura. De acuerdo con esta ley un mol de cada gas ocupa el mismo volumen, independiente de la naturaleza del gas.
La proposición III invita a comparar el número de moléculas de los tres gases. Detrás de esta afirmación está el concepto de mol. Un mol contiene una...