Ejercicios: Ley de difusión de Graham y presiones parciales de Dalton

Enuncia con tus palabras la ley de difusión de Graham y escribe su expresión matemática para dos gases A y B, indicando qué representa cada símbolo. Señala si un gas de mayor masa molar se difunde más rápido o más lento que uno de menor masa molar.

Enuncia la ley de Dalton de las presiones parciales y escribe su expresión matemática para una mezcla de tres gases. Explica qué es la presión parcial de un gas dentro de una mezcla.

Una mezcla gaseosa contiene dos gases cuyas presiones parciales son $0{,}30\ \text{atm}$ y $0{,}50\ \text{atm}$. Calcula la presión total de la mezcla y menciona la ley que aplicaste.

Compara la rapidez de difusión del hidrógeno, $\text{H}_2$ ($M = 2\ \text{g/mol}$), con la del oxígeno, $\text{O}_2$ ($M = 32\ \text{g/mol}$), en las mismas condiciones de temperatura y presión. Calcula cuántas veces más rápido se difunde el hidrógeno y explica el resultado.

Una mezcla gaseosa de $4{,}0\ \text{mol}$ de nitrógeno, $1{,}0\ \text{mol}$ de oxígeno y $1{,}0\ \text{mol}$ de argón se encuentra a una presión total de $3{,}0\ \text{atm}$. Calcula la fracción molar y la presión parcial de cada gas, y comprueba que las presiones parciales suman la presión total.

En un laboratorio del colegio, Ximena y Rodrigo colocan en los extremos de un tubo de vidrio de $100\ \text{cm}$ algodón con amoníaco, $\text{NH}_3$ ($M = 17\ \text{g/mol}$), y algodón con cloruro de hidrógeno, $\text{HCl}$ ($M = 36{,}5\ \text{g/mol}$). Indica cuál de los dos gases recorre mayor distancia en el mismo tiempo, calcula la relación entre sus velocidades de difusión y explica en qué zona del tubo esperas ver aparecer el anillo blanco de cloruro de amonio, más cerca de qué extremo.

Un gas desconocido se difunde a través de un orificio $2$ veces más lento que el helio ($M = 4\ \text{g/mol}$) en las mismas condiciones. Con la ley de Graham calcula la masa molar del gas desconocido y propón, entre $\text{O}_2$, $\text{CH}_4$, $\text{N}_2$ y $\text{CO}_2$ (con las masas molares que consideres necesarias), cuál podría ser. Justifica tu elección con los cálculos.

Una mezcla de gases en un recipiente de $10\ \text{L}$ contiene $0{,}20\ \text{mol}$ de $\text{CO}_2$ y $0{,}30\ \text{mol}$ de $\text{N}_2$ a $300\ \text{K}$. Considera $R = 0{,}082\ \text{atm·L/(mol·K)}$. Calcula la presión parcial de cada gas con la ecuación de los gases ideales y la presión total. Luego se agregan $0{,}50\ \text{mol}$ de argón al mismo recipiente y a la misma temperatura. Analiza qué ocurre con las presiones parciales del $\text{CO}_2$ y del $\text{N}_2$ y con la presión total, y justifica tu respuesta con la ley de Dalton.