Problema sobre un recipiente de hierro

En un recipiente de hierro de 5 L se introduce aire (cuyo porcentaje en volumen es 21 % de oxígeno y 79 % de nitrógeno) hasta conseguir una presión en el interior de 0,1 atm a la temperatura de 239 ºC. Si se considera que todo el oxígeno reacciona y que la única reacción posible es la oxidación del hierro a óxido de hierro (II). Calcula: Los gramos de óxido de hierro (II) que se formarán. La presión final en el recipiente. La temperatura a la que habría que calentar el recipiente para que se alcance una presión final de 0,1 atm.

En un recipiente de hierro de 5 L se introduce aire (cuyo porcentaje en volumen es 21 % de oxígeno y 79 % de nitrógeno) hasta conseguir una presión en el interior de 0,1 atm a la temperatura de 239 ºC. Si se considera que todo el oxígeno reacciona y que la única reacción posible es la oxidación del hierro a óxido de hierro (II). Calcula: A) Los gramos de óxido de hierro (II) que se formarán. B) La presión final en el recipiente. C) La temperatura a la que habría que calentar el recipiente para que se alcance una presión final de 0,1 atm. A) En primer lugar escribimos la ecuación química de la reacción: Fe + O2  FeO 2 2 Ajustamos la ecuación: La ecuación química ajustada indica que por cada mol de oxígeno que reaccione se formarán dos de óxido de hierro. Hallando los moles de oxígeno sabremos los de óxido formados. El oxígeno que reacciona posee un volumen parcial del 21 %, luego: V(O2) = 21 % de 5 L = 1,05 L P·V Para hallar los moles de dióxido de carbono, utilizamos la ecuación de estado de los gases, P·V = n·R·T 0,1 atm · 1,05 L n(O2) = = R·T 0,082 (atm·L/K·mol) · (239+273)K 2,5· 10-3 mol n(O2) =

n(FeO) = 2 · n(O2) = 2 · 2,5 · 10-3 mol = 5 · 10-3 mol En un recipiente de hierro de 5 L se introduce aire (cuyo porcentaje en volumen es 21 % de oxígeno y 79 % de nitrógeno) hasta conseguir una presión en el interior de 0,1 atm a la temperatura de 239 ºC. Si se considera que todo el oxígeno reacciona y que la única reacción posible es la oxidación del hierro a óxido de hierro (II). Calcula: A) Los gramos de óxido de hierro (II) que se formarán. B) La presión final en el recipiente. C) La temperatura a la que habría que calentar el recipiente para que se alcance una presión final de 0,1 atm. n(FeO) = 2 · n(O2) = 2 · 2,5 · 10-3 mol = 5 · 10-3 mol Un mol de óxido ferroso tiene de masa: 55,84 + 16 = 71,84 g Luego la masa de 5 · 10-3 mol será 0,359 g B) Al reaccionar el oxígeno, el único gas que queda en el recipiente es el nitrógeno. Como su volumen parcial era el 79 %, la presión en el recipiente será el 79 % de la presión total original. Luego P(N2) = 79 % de 0,1 atm = 0,079 atm

En un recipiente de hierro de 5 L se introduce aire (cuyo porcentaje en volumen es 21 % de oxígeno y 79 % de nitrógeno) hasta conseguir una presión en el interior de 0,1 atm a la temperatura de 239 ºC. Si se considera que todo el oxígeno reacciona y que la única reacción posible es la oxidación del hierro a óxido de hierro (II). Calcula: A) Los gramos de óxido de hierro (II) que se formarán. B) La presión final en el recipiente. C) La temperatura a la que habría que calentar el recipiente para que se alcance una presión final de 0,1 atm. P(N2) = 0,079 atm C) Según la ley de Charles y Gay-Lussac, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. p2 T2 0,1 atm T2 = = p1 T1 0,079 atm 512 K Despejando y operando resulta: T2 = 652 K = 379 ºC