Densità dei gas: esercizi svolti
La densità dei gas è calcolata con la formula d = pM/RT, derivata dalla definizione di densità e applicabile in vari esercizi. Questa relazione può essere utilizzata per risolvere problemi riguardanti la densità dei gas.
La densità dei gas può essere espressa come d = pM/RT, derivata dall’equazione di stato dei gas pV = nRT. Questa relazione è fondamentale per risolvere esercizi in chimica riguardanti la densità dei gas.
Esercizi
1) Calcolare la densità dell’ossigeno gassoso a 298 K e alla pressione di 0.987 atm.
Sostituendo i dati nell’espressione della densità e considerando il peso molecolare M di O2 (32.0 g/mol), si ottiene: d = 0.987 atm * 32.0 g/mol / 0.08206 L atm mol^-1 K^-1 * 298 K = 1.29 g/L.
2) Calcolare il peso molecolare di un gas avente densità di 0.00249 g/mL alla temperatura di 20.0 °C e alla pressione di 744 mm Hg.
Convertendo la temperatura in Kelvin (T = 20.0 + 273.15 = 293.15 K) e la pressione atmosferica (p = 744/760 = 0.979 atm), si possono sostituire i dati nell’espressione M = d * RT/p per ottenere il peso molecolare, che risulta essere 61.2 g/mol.
3) La densità del fosforo sotto forma di vapore alla temperatura di 100 °C e alla pressione di 120 Torr è pari a 0.6388 g/L. Calcolare la formula molecolare.
Effettuando le opportune conversioni e sostituendo i valori nell’espressione M = d * RT/p, si ottiene un peso molecolare di 123.8 g/mol. Poiché il peso atomico del fosforo è 30.9738 g/mol, si deduce che la formula molecolare è P4.
4) Ad alte temperature il cloruro di allumino sublima; calcolare la densità del vapore avente volume 1.00 L alla temperatura di 225 °C e alla pressione di 0.939 atm.
Convertendo la temperatura in Kelvin (T = 225 + 273.15 = 498.15 K) e utilizzando l’equazione di stato dei gas pV = nRT per isolare il numero di moli, si calcola la densità che risulta essere 3.07 g/L.
5) Un campione di aria contenente solo azoto e ossigeno ha una densità pari a 1.3393 g/L a STP. Trovare il peso molecolare medio e la percentuale di azoto e ossigeno presenti nel campione.
Calcolando il peso molecolare medio con l’equazione M = d * RT/p (M = 1.3393 * 0.08206 * 273.15 / 1 = 30.0 g/mol) e le percentuali di azoto e ossigeno, si ottiene che la percentuale di azoto è 46.7% e quella di ossigeno è 53.3%.
6) Si supponga che un campione di aria contenga il 21% di O2 e il 79% di N2. Calcolare la densità dell’aria a 30.0 °C e alla pressione di 1.00 atm.
Determinando il peso molecolare medio dell’aria e applicando la formula della densità, si ottiene che la densità dell’aria è pari a 1.17 g/L.
Questi esempi illustrano l’applicazione della formula della densità dei gas e dimostrano come sia possibile risolvere una varietà di esercizi legati a questo concetto in chimica.
