Un cilindro de 20 litros contiene una mezcla de 10 g de hidrógeno.

Descripción del producto digital.

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Descripción del Producto:

Un cilindro de 20 litros contiene una mezcla de 10 g de hidrógeno y 48 g de oxígeno. Esta mezcla se puede utilizar, por ejemplo, como gas de soldadura o como fuente de energía para motores de combustión interna. Sin embargo, si se usa o almacena ilegalmente, la mezcla puede ser peligrosa porque la interacción del hidrógeno y el oxígeno produce un gas explosivo.

Tareas de solución 20509:

Para resolver el problema necesitamos utilizar la ecuación de estado de un gas ideal, que expresa la relación entre presión, volumen, temperatura y cantidad de sustancia gaseosa. En este caso, tenemos datos sobre el volumen de la mezcla y su composición, así como la temperatura del gas tras la reacción. Para determinar la presión del gas podemos utilizar la ecuación de Clapeyron-Mendeleev, que nos permite calcular la presión de un gas ideal con parámetros de gas conocidos.

Fórmula de la ecuación de Clapeyron-Mendeleev:

P * V = n * R * T

donde P es la presión del gas, V es su volumen, n es la cantidad de sustancia gaseosa, R es la constante universal de los gases, T es la temperatura del gas en Kelvin.

Convirtamos la temperatura de grados Celsius a kelvin:

T = 300 + 273 = 573 K

Calculemos la cantidad de sustancia gaseosa en función de la masa de hidrógeno:

n(H2) = m(H2) / M(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 moles

De manera similar, calculamos la cantidad de oxígeno:

n(O2) = m(O2) / M(O2) = 48 g / 32 g/mol = 1,5 mol

Cantidad total de sustancia gaseosa:

n = n(H2) + n(O2) = 5 moles + 1,5 moles = 6,5 moles

Sustituyamos los valores conocidos en la ecuación de Clapeyron-Mendeleev y resolvamos la presión:

P = n * R * T / V = ​​​​6,5 mol * 8,31 J/(mol*K) * 573 K / 20 L = 151,6 kPa

Respuesta: La presión del gas es 151,6 kPa.

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Descripción del Producto:

Un cilindro de 20 litros contiene una mezcla de 10 g de hidrógeno.

Aclaración: la descripción también indica que el cilindro también contiene 48 g de oxígeno, pero para esta tarea esto no es significativo.

Para resolver el problema, es necesario determinar la presión del gas formado después de encender la mezcla de hidrógeno y oxígeno. Para hacer esto, puedes usar la ecuación de estado del gas ideal:

pV = nRT,

donde p es la presión del gas, V es su volumen, n es la cantidad de sustancia gaseosa (en moles), R es la constante universal de los gases, T es la temperatura del gas en Kelvin.

Para calcular la cantidad de sustancia en un gas es necesario utilizar la ley de Dalton, que establece que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas:

p = p1 + p2 + ... + pn,

donde p1, p2,..., pn son las presiones parciales de cada gas.

Como la mezcla contiene sólo hidrógeno, la presión parcial de hidrógeno es igual a la presión total:

p(H2) = p.

También es necesario tener en cuenta que la temperatura del gas después de la ignición es de 300°C, lo que equivale a 573 K.

Ahora puedes comenzar los cálculos:

1. Calculemos la cantidad de sustancia de hidrógeno:

n(H2) = m(H2) / M(H2),

donde m(H2) es la masa de hidrógeno, M(H2) es la masa molar de hidrógeno.

M(H2) = 2 g/mol, luego n(H2) = 10 g/2 g/mol = 5 mol.

1. Calculemos la presión del gas:

p = nRT/V,

donde R = 8,31 J/(mol K) es la constante universal de los gases.

p = 5 moles * 8,31 J/(mol·K) * 573 K/20 L = 607,9 kPa.

Por tanto, la presión del gas formado después de encender la mezcla de hidrógeno y oxígeno es de 607,9 kPa.

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