GABARITO E RESOLUÇÃO DE ESTUDO DOS GASES

01-RESOLUÇÃO

a) A questão pede para calcular a pressão no interior do balão, após colocar os gases hidrogênio e oxigênio. No enunciado temos o valor de massa de cada gás.

1º passo – calcular o número de mols de cada gás.

Para o H₂

2 g H₂ ---------- 1mol 0,2 g H₂ -------- X

X = 0,1 mol Para o O₂

32 g O₂ -------------- 1 mol

6,4 g O₂ ------------- X X = 0,2 mol

Temos : 0,3 mols no total

P = ? n = 0,3 mol V = 4,48 L T = 273 K

PV = nRT è P = 0,3 X 0,082 X 273 = 1,49 atm \ P = 1,49 atm

b) O texto informa que ocorreu reação entre o gás hidrogênio e o gás oxigênio e pede para calcular a pressão após a reação. Precisamos verificar se existe reagente em excesso, já que calculamos o número de mols na letra a.

DICA: Quando a questão fornece dois valores de massa ou de mols, provavelmente algum reagente está em excesso. Para determinar o reagente em excesso, vamos multiplicar em cruz ( exemplo acima ) e encontrar dois números ( em vermelho), o maior número indica o reagente em excesso. Se após a multiplicação encontrar resultados iguais, isto indica que não temos reagente em excesso.

Através do calculo realizado, o reagente em excesso é o gás oxigênio e o reagente limitante é o gás hidrogênio. Isto indica que para reagir com 0,1 mol de gás hidrogênio, precisamos de 0,5 mol de gás oxigênio de acordo com a proporção.

2 mol gás hidrogênio --------------- 1 mol de gás oxigênio.

0,1 mol gás hidrogênio ------------- x
x = 0,5 mol

Como foram colocados 0,2 mol de gás oxigênio, resta sem reagir 0,15 mol de gás oxigênio que irá provocar a pressão no interior do balão.

P= ? n = 0,15 mol T = 273 K è P = 0,15 X 0,082 X 300 / 4,48 

P = 0,749 atm

2- RESP: A

A questão indica que a pressão inicial é de 16 atm, o volume de 30 litros e a temperatura de 298 K no início da corrida. Após a corrida a pressão caiu para 4 atm e a temperatura permaneceu constante.

Concluímos que durante a corrida a pressão diminuiu de 12 atm, a temperatura permaneceu 298 K e o volume do gás é o próprio volume do recipiente ( 30 L ).

Para calcular o número de mols do gás, vamos utilizar a equação de um gás ideal

( Equação de Clapeyron – PV = n RT ), onde P = 12 atm V = 30L R = 0,082 atm.L/mol.K T = 298 K.

Temos: n = 12 x 30 / 0,082 x 298 è n = 14,73 mol

3- RESP: A

A questão fala sobre a combustão total do metano ( CH­₄ ).

A combustão total de hidrocarboneto, tem como produto gás carbônico e água.

Para resolver a questão, precisamos calcular o número de mols de gás oxigênio(comburente), necessário para consumir 40 gramas de metano.

Reação de combustão:

CH_4(g) + 2 O_2(g) è CO_2(g) + 2 H₂O­_(g)

16 g ----- 2 mol

40 g ----- x

x = 5 mol de gás oxigênio

Para calcular o volume, vamos utilizar a Equação de Clapeyron – PV = n RT

P = 1 atm V = ? T = 300 K n = 5 mol

V = 5 X 0,082 X 300 / 1 è V = 123 L

4- RESP: C

1º PASSO

Esta é uma questão ótima para relembrar estudo dos gases e teoria atômico molecular.

Nesta questão vamos calcular o número de mols de cada gás e depois o número de átomos.

V = 22,4 L P = 1 atm T = 273 K ( CNTP = Condições Normais de Temperatura e Pressão ). Nas CNTP esses valores correspondem a 1 mol.

Concluímos que O₃ , N₂ e Ar possuem o mesmo número de mols ( 1 mol ).

O gás Ne possui P = 2 atm V = 22,4L T = 273K R = 0,082 atm.L/mol.K

PV = n RT è n = 2 x 22,4 / 0,082 x 273 è n =2 mol

Outra resolução

Notamos que a temperatura e o volume é igual para todos os gases

O gás He possui P = 4 atm V = 22,4L T = 273K R = 0,082 atm.L/mol.K

PV = n RT è n = 4 x 22,4 / 0,082 x 273 è n =4 mol

Outra resolução

Notamos que a temperatura e o volume é igual para todos os gases

Agora vamos calcular o número de átomos

Para o O₃ ( gás ozônio ) temos:

1 mol --------------- 3(6 x 10²³) átomos.

1 mol --------------- x

x = 18 x 10²³ átomos

DICA: multiplicamos por 3, porque o valor da constante de Avogadro é para apenas uma massa atômica e o gás ozônio é formado por 3 átomos de oxigênio.

Agora vamos calcular o número de átomos

Para o N₂ ( gás nitrogênio ) temos:

1 mol --------------- 2(6 x 10²³) átomos.

1 mol --------------- x

x = 12 x 10²³ átomos

Agora vamos calcular o número de átomos

Para o Ar ( gás argônio ) temos:

1 mol --------------- (6 x 10²³) átomos.

1 mol --------------- x

x = 6 x 10²³ átomos

Agora vamos calcular o número de átomos

Para o Ne ( gás neônio ) temos:

1 mol --------------- (6 x 10²³) átomos.

2 mol --------------- x

x = 12 x 10²³ átomos

Agora vamos calcular o número de átomos

Para o He ( gás hélio ) temos:

1 mol --------------- (6 x 10²³) átomos.

4 mol --------------- x

x = 24 x 10²³ átomos

Concluímos que o gás com maior número de átomos é o hélio ( 24 x 10²³ ).

5- RESP: E

A questão refere-se a uma mistura gasosa. Portanto a pressão total será calculada em função do número total de mols de gás existentes no recipiente.

Primeiro vamos calcular o número de mols para cada gás.

Consultando uma tabela periódica, temos os valores de massa atômica: ( N = 14 O = 16 C = 12 )

Número de mols para o N₂O

44 g N₂O ---------------- 1 mol

50 x 10³ g --------------- x

x = 1136,36 mol

Número de mols para o NO

30 g NO ---------------- 1 mol

37 x 10³ g --------------- x

x = 1233,33 mol

Número de mols para o CO₂

44 g CO₂ ---------------- 1 mol

75 x 10³ g --------------- x

x = 1704,54 mol

Número total de átomos : 1136,36 + 1233,33 + 1704,54 = 4074,23 mol

P = ? V = 250 L n = 4074,54 T = 800 K

PV = n RT è P = 4074,54 X 0,082 X 800 / 250 è P = 1069,15 atm

6- RESP: E

Na mistura gasosa temos que:

c_a = n_a / n_t , onde : c_a = fração molar do gás A , n_{a =} número de mols do gás A e n_{t =} número mol total da mistura.

P_a = c_a . P_{t , onde ,} P_a = pressão parcial do gás A, P_t = pressão total.

V_a = c_a . V_t, onde V_a = volume parcial do gás A , V_t = volume total.

P_t V = n_t R T

Vamos calcular o número de mols para cada gás. Consultando uma tabela periódica encontramos os valores de massa. H = 1 C = 12

Gás hidrogênio ( H₂)

2 g H₂ -------------------- 1 mol

24 g H₂ ------------------- X

X = 12 mol

Gás metano ( CH₄)

16 g CH₄ -------------------- 1 mol

64 g H₂ ------------------- X

X = 4 mol

Temos o número total de mols igual a 16 mols.

Calculando a fração molar do H₂

c_a = n_a / n_t è c_{a = 12/16 = 0,75}

Calculando a fração molar do CH₄

c_a = n_a / n_t è c_{a = 4/16 = 0,25}

_DICA: a soma das frações molares sempre será igual a 1

Cálculo do volume parcial do H₂

V_a = c_a . V_t è V_a = 0,75 . 100 = 75L = 75% ( porcentagem , porque o volume total é igual a 100L )

Cálculo do volume parcial do CH₄

V_a = c_a . V_t è V_a = 0,25 . 100 = 25L = 25% ( porcentagem , porque o volume total é igual a 100L )

Cálculo da pressão parcial de cada gás.

Gás hidrogênio ( H₂ )

P_a = c_a . P_t è P_a = 0,75 . 4 = 3 atm

Gás metano ( CH₄ )

P_a = c_a . P_t è P_a = 0,25 . 4 = 1 atm

Concluímos que a pressão parcial do gás hidrogênio é três vezes maior que a do metano.

DICA: a soma das pressões parciais será igual à pressão total.

Cálculo da densidade dos gases

Densidade do gás hidrogênio.

P M = d R T , onde M = massa molar d = densidade em g/L d = P M / R T è d = 1 . 2 / 0,082 . 300 è d = 0,081 g/L

Densidade do gás metano.

P M = d R T , onde M = massa molar d = densidade em g/L d = P M / R T è d = 1 . 16 / 0,082 . 300 è d = 0,650 g/L

Concluímos que a alternativa correta é a E

7- RESP: D

A questão informa que d = 1,14 g/L , P = 1 atm T = 300K R = 0,082 atm.L/mol.K.

Encontrando o valor da massa molar, conseguimos a fórmula molecular da substância.

M = d R T / P M = 1,14 . 0,082 . 300 / 1 è M = 28,0 g.mol^-1

Através dos valores de massa fornecidos, a substância com massa molar igual a 28 é o C₂H₄ ( eteno ).

8- RESP: A

Hipótese de Avogadro : Volumes iguais de dois quaisquer gases na mesma temperatura e pressão, possuem o mesmo número de mols ( moléculas ).

A própria hipótese de Avogrado já resolve a questão, pois a mesma afirma que o volume é de 10 litros na mesma pressão e temperatura, indicando que temos o mesmo número de moléculas e de mols.

9 – RESP: B

DICA: Temos que tomar cuidado, pois a capacidade do cilindro é de 150 bar, e o volume é de 1,5 m³, porém a questão quer saber o volume em litros em 1 bar _ 1 atm.

Dados: P₁ = 1 bar T = 298 K V₁ = 1,5 m³ = 1500 L P₂ = 150 bar T = 298 K

P₁V₁ = P₂V₂ è V₂ = 1 . 1500 / 150 è V₂ = 10 L

10- RESOLUÇÃO

Para determinar a fórmula molecular, basta contar o número de átomos de carbono, hidrogênio e nitrogênio da DBN (2). Encontramos C₇H₁₂N₂.

Os dados fornece a P = 1 atm T = 250 K n = 1 mol e R = 0,082 atm.L/mol.K.

P V = n R T è V = n R T/P

V = 1 . 0,082 . 250 / 1 è V = 20,5L

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