Question

En un recipiente de hierro de 5 litros de capacidad se introduce aire (cuyo porcentaje en volumen es 21% de oxígeno y 79% de nitrógeno) hasta conseguir una presión interior de 0'1 atm a una temperatura de 239ºC. Si se considera que todo el oxígeno reacciona y que la única reacción posible es la oxidación del hierro a óxido de hierro (ll), calcula:
a. La masa (expresada en gramos) de óxido de hierro (ll) que se va a formar.
b. La presión final del recipiente.
c. La temperatura a la que hay que calentar el recipiente para que se alcance una presión final de 0'1 atm.

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Answer 1

                                           2 Fe + O2 → 2FeO

a. La masa (expresada en gramos) de óxido de hierro (ll) que se va a formar.

volumen es 21% de oxígeno

V O2 = ( 21 g / 100 g ) x 5 L = 1.05 L

1. Calcular el n° de moles Aplicando la ley de los gases ideales

P x V = n x R x T

P = 0.1 atm

T = 239 °C + 273 = 512 K

R = 0.082 (L atm/mol K)

n = ( 1.05 L x 0.1 atm) / ( 0.082 (L atm/mol K) x 512 K)

n = 0.0025 moles

2. calcular moles FeO

n FeO = 0.0025 mol O2 x ( 2 mol FeO / 1 mol O2) = 0.005 mol

3. calcular gramos

n = m/Mm

Mm FeO =72 g/mol

masa = 72 g/mol x 0.005 mol

masa =  0.36 g de FeO

b. La presión final del recipiente.

79% de nitrógeno

P N2 = (79 g / 100 g) x 0.1 atm = 0.079 atm

c. La temperatura a la que hay que calentar el recipiente para que se alcance una presión final de 0'1 atm.

Aplicar la Ley de Gay - Lussac

P1 / T1 = P2/ T2

calcular T2 = ¿?

T2 = (P1 x T2) / T1

T2 = (0.1 atm  x  512 K) / 0.079 atm

T2 = 648 K

°C = K - 273

°C = 648 - 273 = 375 °C