Ejercicio resuelto con mezcla de gases

34.   Un recipiente de 20 mL contiene nitrógeno a 25 ⁰C y 0,8 atm, y otro de 50 mL contiene helio a 25 ⁰C y 0,4 atm.

a)   Calcula el número de moles, moléculas y de átomos de cada recipiente.

b)   Si se conectan los dos recipientes, ¿cuáles serán las presiones parciales de cada gas y la total del sistema?

c)    Calcula la concentración de cada gas en la mezcla y exprésala en fracción molar y porcentaje en masa.

a)   Empezamos con el recipiente de nitrógeno. Con la ecuación de los gases ideales calculamos los moles, después con el número de Avogadro calculamos las moléculas y a partir de éstas los átomos:

Los moles de helio los calculamos igual, pero como es una substancia atómica, no molecular, con el número de Avogadro calculamos directamente el número de átomos:

b)   Si se conectan los dos recipientes, el volumen va a ser la suma de los volúmenes, lo que hace que varíen las presiones de cada gas:

La presión total es la suma de las presiones parciales, por lo tanto:

c)    La concentración (molaridad) podemos calcularla directamente:

Sabiendo las presiones parciales y la total, la fracción molar de cada gas se puede calcular fácilmente con la ley de Dalton:

Por último, para calcular el porcentaje en masa, necesitamos primero calcular los gramos de cada gas: