1.1 - Motivação CONCEITOS INICIAIS. 1.2 Variáveis de Estado. 1.3 Pressão. 1.4 Volume

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1 FRENTE 4 FÍSICO-QUÍMICA Profº Thiago (Tchê) CAPÍTULO 1 - ESTUDO DOS GASES Motivação CONCEITOS INICIAIS Neste capítulo estudaremos as propriedades do estado gasoso, ou seja, aprederemos a prever o comportameto dos gases diate de mudaças de pressão, volume e temperatura. Existem muitos fatos iteressates do osso dia-a-dia tais como: - Por que em dias quetes é mais fácil o estouro de um peu do que em dias frios? - O que matém um balão o alto? - Por que a fumaça sobe? - Por que uma bexiga cheia de ar murcha após algum tempo? Estas pergutas só podem ser justificadas com o que aprederemos adiate. Portato, mãos à obra. 1. Variáveis de Estado A expressão estado de um gás desiga a situação em que ele se ecotra. Especificar o estado de um gás sigifica dizer os valores de: Pressão (P) Volume (V) Temperatura (T) Estas três gradezas são cohecidas como variáveis de estado de um gás, pois alterá-las sigifica alterar também o estado em que o gás se ecotra. A pressão é proporcioal ao úmero de choques, à velocidade das éculas e sua massa. Aqui estão as uidades mais utilizadas para pressão: - Atmosfera (atm): pressão equivalete à pressão exercida por toda a atmosfera a superfície terrestre (pressão atmosférica). - Milímetro de Mercúrio (mmhg): a primeira evidêcia de uma pressão exercida pela atmosfera foi obtida pelo físico italiao Evagelista Torricelli ( ) em Torricelli motou uma experiêcia: colocou um tubo de vidro cheio de mercúrio detro de uma cuba com mercúrio. A colua desce até a altura de 760mm, ao ível do mar. Torricelli percebeu que a colua líquida pára de descer quado a pressão que ela exerce é igual à pressão da atmosfera. 1. Pressão O estado gasoso apreseta algumas características particulares: A distâcia etre as partículas que o costituem é muito grade. Praticamete ão há iteração etre as partículas que compõem um gás. As partículas de um gás realizam movimeto cotíuo e desordeado. As partículas se chocam costatemete cotra as paredes do recipiete que cotém o gás. Estes choques maifestam uma gradeza macroscópica chamada pressão. A pressão de um gás é a maifestação da colisão de suas éculas com a parede do recipiete que o cotém. Assim, tem-se o seguite: 1.4 Volume 1atm 760mmHg O volume é defiido como o espaço ocupado pelo gás. Ele é medido, habitualmete, em cetímetros cúbicos ( cm ), litros (L), metros cúbicos ( m ), detre outras uidades. O importate aqui são as relações etre estas uidades: 1cm 1 ml 1dm 1 L 1m 1000L 1 Físico - Química CASD Vestibulares

2 Para quem apreseta dúvidas com relação ao que represetam as uidades de volume, veja a figura a seguir: O iglês Robert Boyle obteve experimetalmete uma relação, a qual será etedida ao aalisarmos uma simplificação da experiêcia coduzida por ele. Façamos uma ivestigação utilizado um recipiete fechado provido de um êmbolo sobre o qual são colocados pesos. Matedo costate a temperatura do gás, obtém-se o esquema abaixo: O metro cúbico é o volume ocupado por um cubo com aresta de comprimeto 1 m. Assim, são os outros múltiplos e submúltiplos do metro cúbico. 1.5 Temperatura Verifica-se que quato maior for o peso colocado, meor será o volume e maior a pressão lida o maômetro (aparelho medidor de pressão). Com os valores, podemos costruir um gráfico: Veremos, mais adiate, que a temperatura é defiida como a medida do grau de agitação das partículas. Portato, quato mais agitadas, maior a temperatura. A escala mais cohecida e mais usada por ós é a Escala Celsius (ºC). É de grade importâcia pra ós cohecermos também a Escala Absoluta, também chamada de Escala Kelvi (K), pois a usaremos em praticamete todos os cálculos matemáticos. O esquema, a seguir, mostra a relação etre as escalas Celsius e Kelvi. Assim, a relação matemática de coversão etre as escalas é: T K T 7 C Obs.: A Escala Kelvi ão é uma escala graduada, portato, é errado represetar uma temperatura da forma 00ºK, ou dizer trezetos graus Kelvi. Simplesmete represetamos como 00 K e dizemos trezetos Kelvi TRANSFORMAÇÕES GASOSAS Agora iiciaremos o estudo propriamete dito das trasformações gasosas. 1.6 Trasformações Isotérmicas A curva obtida o gráfico é uma hipérbole equilátera, comprovado que, matedo-se a temperatura costate, a pressão e o volume de uma amostra de gás variam de modo iversamete proporcioal, fato cohecido como Lei de Boyle. Matematicamete, podemos expressar essa lei da seguite maeira: PV. k Ode k represeta um valor umérico costate. Também podemos dizer que: P. V P. V 1 1 Ode os ídices 1 e represetam os estados iicial e fial de uma trasformação isotérmica, ou seja, uma trasformação que ocorre a uma temperatura costate. Esta equação só se aplica: - a substâcias o estado gasoso, cuja quatidade permaeça ialterada; - com T permaecedo costate; - com P e V as mesmas uidades em ambos os membros. Físico - Química CASD Vestibulares

3 Exercício Resolvido 1: Para que uma amostra gasosa que ocupa um volume de 6,0L e se ecotra a 1 atm teha sua pressão modificada para mmhg, matedo-se a temperatura costate, para quato deve passar o volume? Resolução: Como as pressões iicial e fial ão se ecotram a mesma uidade, devemos coverter uma delas: 760mmHg 1, 0atm x 1,5atm 1.140mmHg x Aplicado agora a Lei de Boyle: P. V P. V 1 atm.6,0 L 1,5 atmv. 1 1 V 4,0L 1.7 Leis de Charles e Gay-Lussac O cietista fracês Jacques Charles, em 1787, iteressado a costrução de balões de ar quete, ivestigou detalhadamete o comportameto dos gases quado submetidos a variações de temperatura. Em 180, outro cietista fracês, Joseph Gay-Lussac, formalizou os resultados de Charles a forma de gráficos. Foram estudadas as trasformações gasosas com variação de temperatura, matedo-se a pressão costate (trasformações isobáricas) e matedo-se o volume costate (trasformações isocóricas ou isovolumétricas) Trasformações Isocóricas Cosidere uma amostra de gás cotido em um recipiete ideformável, como o que aparece a figura abaixo. Vamos aquecer e resfriar este gás, de modo que possamos medir sua pressão a diferetes temperaturas, matedo o volume costate. Na Escala Absoluta, podemos fazer como a Lei de Boyle e represetar o resultado da seguite forma: P k T ou P T P T 1 1 A pressão de uma amostra gasosa é diretamete proporcioal à temperatura a escala absoluta Trasformações Isobáricas Cosidere agora uma amostra gasosa detro de um recipiete como o esquematizado a seguir. Matemos, durate todo o tempo, um mesmo peso sobre o êmbolo para garatir que a pressão seja costate. Alterado a temperatura do gás, fazemos as leituras do volume ocupado por ele. Da mesma forma, podemos obter um gráfico dos valores de volume e temperatura. O resultado é uma reta crescete, mostrado que o aquecimeto provoca a expasão do gás, e o resfriameto, a sua cotração. Aqui também verificamos que a Escala Absoluta de temperatura é essecial para que possamos euciar a lei. Os valores de pressão e temperatura obtidos podem ser colocados em um gráfico. O resultado será uma reta crescete, em que um aumeto da temperatura represeta um aumeto de pressão. No etato, agora verificamos a importâcia da Escala Absoluta a fim de euciarmos a lei a forma de uma proporção direta. Assim, Logo, verificamos que o volume é diretamete proporcioal à temperatura em kelvis. Assim, V k T ou V T V T 1 1 CASD Vestibulares Físico-Química

4 O volume de uma amostra gasosa é diretamete proporcioal à temperatura a escala absoluta. As equações que estabelecem as Leis de Charles e Gay-Lussac só se aplicam: - a substâcias o estado gasoso, cuja quatidade permaeça ialterada; - com V ou P permaecedo costates, de acordo com o caso; - com T e V ou T e P as mesmas uidades, coforme o caso, em ambos os membros, com T obrigatoriamete a escala Kelvi. EQUAÇÕES DOS GASES 1.8 Equação Geral dos Gases A Lei de Boyle e as Leis de Charles e Gay-Lussac podem ser reuidas em uma úica expressão, cohecida como equação geral dos gases: P V T P V T Quado uma das três variáveis de estado P, V ou T permaece costate, essa equação se reduz a uma das três expressões estudadas ateriormete. No etato é importate que você saiba que a equação geral ão se aplica apeas a trasformações isotérmicas, isocóricas ou isobáricas. Ela pode ser utilizada sempre que uma massa fixa de gás estiver sofredo uma mudaça em suas variáveis, P, V e T. Exercício Resolvido : Uma bolha de ar se forma o fudo de um lago, ode a pressão é de, atm. A essa pressão, a bolha tem volume de,6cm. Que volume terá essa bolha quado subir à superfície, ode a pressão atmosférica é de 684 mmhg, admitido-se que a massa de gás cotida o iterior da bolha e a temperatura permaecem costates? Resolução: P. V P. V Trasformação Isotérmica: 1 1 P1,atm V1,6cm P V P V V P P 684mmHg 0,9atm V? PV., atm.,6cm V 8,8cm 0,9 atm Exercício Resolvido : Um balão selado, quado cheio de ar, tem volume de 50,0m a ºC e a uma dada pressão. O balão é aquecido. Assumido-se que a pressão é costate, a que temperatura estará o balão quado seu volume dor de 60,0 m? Resolução: Trasformação isobárica T1 º C 95K V1 50,0m T? V 60m V V V. T 95 K.60 m T T T V 50 m T 54K 81 C Exercício Resolvido 4: Um gás ocupa um volume de 100 litros a dada pressão e temperatura. Qual o volume ocupado pela mesma massa gasosa quado a pressão do gás se reduzir a /4 da iicial e a temperatura absoluta se reduzir em /5 da iicial? Resolução: V1 100L P1 P T1 T V? P P 4 T T T T 5 5 PV P V P. V. T V T1 T T1. P V P.100 L. T 5 T. P 4 V 80L EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01. Uma massa fixa de gás matida à temperatura costate ocupa um volume de 0,0 cm sob pressão de 1 atm. Qual a pressão ecessária para que seu volume reduza a 5,0 cm? 0. Certa massa gasosa ocupa volume de 5,0 L sob pressão de atm. Qual o volume da mesma massa gasosa, à mesma temperatura, sob pressão de 190 mmhg? 0. Um idivíduo iala, ao ível do mar, 4,0 L de ar por miuto a uma temperatura de 5ºC. Se ele mergulhar a 4 Físico - Química CASD Vestibulares

5 uma profudidade de m, ode a pressão ode a pressão é de 5 atm, admitido-se a temperatura de 5ºC, qual o volume de ar que ele coseguirá ialar? 04. Um frasco muido de um êmbolo móvel cotém,0 L de ar a 0ºC. A que temperatura deve ser aquecido o frasco, à pressão costate, para que seu volume dobre? 05. Uma amostra de itrogêio gasoso ocupa um volume de 0 ml a 7ºC e à pressão de 800 mmhg. Que volume ocuparia a amostra a 0ºC e 800 mmhg? ml de gás metao (CH 4 ), a 5ºC, são aquecidos a 5ºC, à pressão costate. Calcule o ovo volume do gás. 11. Certa massa de eôio ocupa um volume V a uma dada pressão e temperatura. Qual o volume ocupado pela mesma massa de eôio, em fução de V, quado a pressão dimiui em /8 da iicial e a temperatura absoluta se tora igual a 5/8 da iicial? 1.9 Hipótese de Avogadro O italiao Amedeo Avogadro ( ) sugeriu em 1811 a seguite hipótese: Volumes iguais de dois gases quaisquer, as mesmas codições de pressão e temperatura, cotêm igual úmero de éculas. 07. A pressão total do ar o iterior de um peu era de,0 atm quado a temperatura do peu era de 7ºC. Depois de ter rodado um certo tempo com este peu, mediu-se ovamete sua pressão e verificou-se que esta agora era de,5 atm. Supodo variação do volume do peu desprezível, a ova temperatura será? 08. Ates da largada e a volta de apresetação de um Grade Prêmio de Fórmula Um, os peus são préaquecidos para melhorar o desempeho do carro. Supodo desprezível a variação do volume do peu durate a prova, qual dos gráficos a seguir represeta a variação da pressão do ar o iterior do peu em fução da temperatura absoluta atigida pelo peu a reta de chegada? 09. Um de gás ideal é submetido a uma trasformação de estado cíclica, como mostra o gráfico a seguir. Pode-se afirmar que as trasformações A, B e C são, respectivamete: a) isovolumétrica, isotérmica, isovolumétrica b) isobárica, isotérmica, isovolumétrica c) isovolumétrica, isotérmica, isobárica d) isotérmica, isobárica, isovolumétrica e) isovolumétrica, isobárica, isotérmica 10. Certa massa de hidrogêio ocupa um volume de 500 cm, a 0ºC e 1 atm. A que pressão, em atm, essa mesma massa ocupará um volume de 1,00 m à temperatura de 1.77ºC? Tal hipótese, quado aceita, revolucioou a Química. Com a sua idéia, Avogadro foi capaz de: - mostrar que a fórmula da água é H O, e ão HO como pesava Dalto; - distiguir etre átomos e éculas (aliás, a palavra écula foi usada pela primeira vez por ele); - distiguir etre massa atômica e massa ecular. Além disso, foi da hipótese de Avogadro que se chegou ao coceito de Volume Molar Como já sabemos, 1 é etedido como o cojuto de 6,0.10 uidades. Assim como usamos o termo massa ar para desigar a massa de um, vamos utilizar a expressão volume ar para os referir ao volume ocupado por 1 de uma determiada substâcia. Vejamos a seguite defiição: CNTP é a sigla utilizada para desigar as codições ormais de temperatura e pressão, 0ºC (7K) e 1 atm (760 mmhg). Agora, cosidere os seguites dados experimetais: g de H (1) a 0ºC e 1 atm ocupam o volume de,4 L. 8g de N (1) a 0ºC e 1 atm ocupam o volume de,4 L. g de O (1) a 0ºC e 1 atm ocupam o volume de,4 L. 64g de SO (1) a 0ºC e 1 atm ocupam o volume de,4 L. CASD Vestibulares Físico-Química 5

6 Chegamos à coclusão, baseados os dados do experimeto e a hipótese de Avogadro, que o volume ar dos gases as CNTP é igual a,4l Equação dos Gases Ideais Como vimos, para certa massa de gás, vale a seguite relação: PV. T cte Mas quato vale esta costate? A resposta ão depede do gás, mas de sua quatidade. Com o que sabemos sobre volume ar as CNTP, podemos determiar este valor para 1 : 1 PV. 1 atm.1., 4 L. 0,08 T 7K Para s: 1 PV. 1 atm.., 4 L..(0,08) T 7K Para s: 1 PV. 1 atm..,4 L..(0,08) T 7K É dessa última expressão que surge a equação de estado dos gases perfeitos (ou ideais): PV..(0,08) PV. RT. T Em que é a quatidade em s e R é a costate uiversal dos gases ideais. Tal equação é chamada, também, de Equação de Clapeyro. atm. L R 0,08. K mmhg. L R 6,. K Essa equação vale para todos os gases (de comportameto ideal), mas possui duas difereças muito importates que a toram mais abragete que a equação geral dos gases. Para empregar a equação P.V =.R.T: - ão há ecessidade da existêcia de estados iicial e fial, isto é, ela se aplica ao gás como ele está, mesmo sem sofrer trasformação; - ela pode ser aplicada a trasformações em que a massa de gás varia, ou seja, quado ocorre etrada ou saída de gás em um recipiete. Exercício Resolvido 5: Um balão A cotém 8,8 g de CO e um balão B cotém N. Sabedo que os dois balões têm igual capacidade e apresetam a mesma pressão e temperatura, calcule a massa de N o balão B (dados: massas atômicas: C = 1, O = 16, N = 14). Resolução: m Sabemos que, ode é o úmero de s, m M a massa da substâcia e M sua a massa ar. Assim, usado a hipótese de Avogadro, temos: m CO mco m N M M CO N N m N MCO CO N N 1 m. M 8,8 g.8 g. 5,6g 1 44 g. Exercício Resolvido 6: Qual o volume de um balão cotedo 44,0 g de gás hélio, utilizado em parques de diversão ou em propagada, um dia em que a temperatura é ºC, e a pressão do balão é,50 atm? (Dados: R = 0,08 atm.l. -1.K -1 ; massa ar de He = 4,0 g. -1 ) Resolução: P,50atm V? m 44,0g M 4,0 g. 1 T º C 05K R 0,08 atm. L.. K 1 1 m PV. RT. PV. RT. M 1 m. RT. 44 g.0,08 atm. L.. K 1.05 K V 1 PM. 4 g..,50 atm EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 110L 1. Calcule o volume ocupado por s de gás carbôico as CNTP. 1. Determie o volume ocupado por 10 g de H (g) as CNTP. (dado: massa ar do H = g -1 ) 14. O volume as CNTP ocupado por,0.10 éculas de um gás é: a),4 L b) 11, L c),4 L d) 1,1 L e) 0,56 L 15. Necessita-se armazear certa quatidade de oxigêio gasoso. A massa do gás é de 19,g, à temperatura de 77ºC e à pressão de 1,50 atm. O úico recipiete capaz de armazeá-lo terá aproximadamete o seguite volume, em litros: (dados: massa ar de O = g. -1, R = 0,08 atm.l. -1.K -1 ) a) 4,50 b) 9,00 c) 18,0 d) 0,5 e) 6,0 6 Físico - Química CASD Vestibulares

7 16. A 75ºC e 69 mmhg, 1,065 g de uma substâcia ocupam 6 ml o estado gasoso. A massa ecular da substâcia, em g. -1, é: (dado: R = 6, mmhg.l. -1.K -1 ) a) 58 b) 0,058 c) 1,5 d) 18,6 e) 0,015 MISTURAS GASOSAS Muitos sistemas gasosos são misturas de gases, como, por exemplo, o ar que respiramos. Toda mistura de gases é sempre um sistema homogêeo, ou seja, uma mistura de uma úica fase. 1.1 Pressões Parciais Coduziremos o seguite experimeto: cosidere quatidades quaisquer de três gases diferetes, A, B e C, todos em recipietes de mesmo volume e à mesma temperatura. Se colocarmos todos eles em outro recipiete também de mesmo volume, a pressão fial da mistura gasosa será, certamete, maior do que as pressões de cada compoete quado isolado. O experimeto descrito está ilustrado a figura a seguir: Portato, substituido as equações (), () e (4) em (1): PA. V PB. V PV C. A B C RT. RT. RT. V PA PB PC (5) RT. Agora, podemos aplicar a equação dos gases ideais para a mistura fial: PV.. RT. Substituido a equação (5) o valor de, tem-se: PV. V PA PB PC RT. RT. P PA PB PC Lei de Dalto das Pressões Parciais A pressão total de uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais de seus compoetes. Pressão parcial de um compoete de mistura gasosa é a pressão que ele possuiria se estivesse soziho, o mesmo volume e à mesma temperatura em que se ecotra a mistura. Primeiramete, cocluímos que o úmero de s presete a mistura gasosa fial é igual à soma dos úmeros de s de cada gás compoete da mistura. Assim, A B C (1) Aida, aplicado para cada gás a equação dos gases ideais, tem-se: PV A. PA. V A. RT. A () RT. PV B. PB. V B. RT. B () RT. PV C. PC. V C. RT. C (4) RT. No caso de osso experimeto, P A, P B e P C são ditas pressões parciais. Agora, uma perguta: e se eu quiser saber a pressão parcial de um gás em comparação com a pressão total da mistura? Por exemplo, quero saber quato a pressão parcial do gás A represeta a pressão total da mistura. Para o gás A: P. V. RT. A Para a mistura gasosa: PV.. RT. Dividido uma equação pela outra, obtemos: A fração A P. A V PV. A.. A RT PA A. RT. P P A A. P é muito importate a Química, e, por isso, recebe um ome especial: fração ar. Ela CASD Vestibulares Físico-Química 7

8 represeta a porcetagem de s de átomos de A o sistema e é comumete simbolizada por X. Portato, X. A º de s de A º de s total Dessa forma, tem-se que a pressão parcial de um gás é igual ao produto etre a fração ar deste gás e a pressão total da mistura P X. P P X. P P X. P A A B B C C Somado as três equações, tem-se: P P P P( X + X X ) A B C A B C Mas, A B C X A+ X B X C 1 Sempre a soma das frações parciais de todos os compoetes da mistura será igual a 1. Etão, retoramos para a Lei de Dalto. A P X. P 0, mmHg 150mmHg O P X. P 0, mmHg 600mmHg He P X. P 0, mmHg 50mmHg SO O He SO 1.1 Volumes Parciais A idéia de volume parcial é bem semelhate à de pressão parcial. Sedo assim, pouparemos as cotas e vamos direto às defiições. Cosidere agora quatidades quaisquer de três gases diferetes, A, B e C, todos em iguais codições de pressão e temperatura (ote a difereça com pressão parcial esta parte). Reuido estes gases em um úico recipiete, as mesmas codições de pressão e temperatura, é certo que o volume total será maior que o volume de cada compoete isolado. Exercício Resolvido 7: Um balão cotém 48g de O, 4g de He e 160g de SO. Calcule: a) as frações ares de cada gás; b) as pressões parciais de cada gás quado a pressão total for igual a 1000 mmhg. (Dados: O =g. -1 He=4g. -1 SO = 64g. -1 ) Resolução: O 48g g. 4g 4 g. 1 He 6,0 1 P SO 160g 64 g. 1 1,5,5 a) Agora, calculado as frações ares: X X X O He SO 10 O 1,5 0,15 10 He 6,0 0,60 10 SO,5 0, mmHg b) Sabe-se que a pressão parcial de um gás é o produto da pressão total pela fração ar. Assim: V VA VB VC Lei de Amagat dos Volumes Parciais O volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais de seus compoetes. Volume parcial de um compoete de mistura gasosa é o volume que ele possuiria se estivesse soziho, à mesma pressão e à mesma temperatura em que se ecotra a mistura. Os volumes V A, V B e V C são chamados de volumes parciais. Vale, também, a relação: VA A. X V 8 Físico - Química CASD Vestibulares

9 Exercício Resolvido 8: Cosidere a mistura gasosa cotedo 1g de H e g de CH 4, a -ºC e atm. Calcule o volume parcial de cada compoete. (Dados: H=1, C=1) Resolução: H CH 4 m 1g 6 1 M g. 8 m g P atm 1 M 16 g. X X H CH H CH 4 4 0,75 0,5 Agora, precisamos calcular o volume total da mistura:. R. T V P 8.0,08 atm.l. K.50 K V 8L atm Podemos, agora, calcular os volumes parciais: V X. V 0, 75.8L 61,5 L H H V X. V 0, 5.8L 0,5L CH CH Desidade de Gases Um modo de calcular a desidade de um gás é através da equação dos gases ideais: m m PV.. RT., mas PV.. RT. M M. Agora,. P. M m. RT. m P M No etato, m d V V RT. V. d PM. RT. Pela equação, pode-se observar que a desidade absoluta, ou massa específica, de um gás é diretamete proporcioal à sua pressão e à sua massa ar, e iversamete proporcioal à sua temperatura absoluta. Com isso, respodemos porque um balão de ar quete sobe. Quado aumetamos a temperatura o iterior do balão, a desidade do ar ele cotido dimiui. Assim, podemos dizer que o balão sobe porque sua desidade é meor que a do ar exterior. Para compararmos a desidade dos gases em geral com a desidade do ar, devemos descobrir qual a massa ar média do ar, já que ele é uma mistura de vários gases. Esta massa ar média é determiada por meio de uma média poderada das massas ares dos seus compoetes. Cosiderado o ar composto por 78% de N (M=8g. -1 ) e % de O (M=g. -1 ), tem-se: M ar 78MN MO Mar 9 g Difusão e Efusão de Gases Difusão é a propriedade de duas ou mais substâcias se misturarem espotaeamete, quado colocadas em preseça umas das outras. Um exemplo de difusão é quado abrimos um saco de salgadiho em uma sala. Detro de pouco tempo, setimos a sua fragrâcia. Efusão é a passagem de um gás através de pequeos orifícios, como por exemplo, paredes porosas. A efusão é otada, por exemplo, em bexigas de gás feitas de borracha, que tedem a murchar em algus dias devido à passagem de gás pelos poros existetes a membraa. Em 188, baseado em dados experimetais, o físico iglês Thomas Graham estabeleceu uma relação matemática que permite uma comparação etre as velocidades de difusão de dois gases as mesmas codições de pressão e temperatura: V V difusão difusão gása gásb M M 1 B A CASD Vestibulares Físico-Química 9

10 Lei de Graham A velocidade de difusão e de efusão de um gás é iversamete proporcioal à raiz quadrada de sua massa ar. É importate que se grave a idéia por trás desta lei. Imagie-se uma corrida de 100 metros rasos. Se você tiver de correr carregado um saco de açúcar de 10kg, certamete sua velocidade será bem meor. Assim, quato maior for a massa que você estiver carregado, meor será a sua velocidade. De forma aáloga, podemos dizer que quado maior for a massa de uma écula, meor a velocidade com que ela se difude. Dicas para o Vestibular O mais importate desta matéria é sempre ver as defiições e fórmulas e relacioar com o osso cotidiao. Nos exercícios que exigem aplicação de fórmula, você deve prestar ateção os dados do problema e idetificar qual das fórmulas deve ser aplicada. Isto se aprede a prática! Portato, vá para os exercícios com o ituito de treiar esta habilidade. Lembre-se de que gráficos são seus amigos! Dessa forma, compreeda bem as trasformações gasosas e seus respectivos gráficos. Tome cuidado com as restrições apresetadas para cada fórmula e com as uidades (pricipalmete a uidade da costate uiversal dos gases a equação de Clapeyro)! A temperatura sempre deverá ser expressa em KELVIN! Teha bem forte o coceito de pressão parcial! Ele é importate para resolver questões de misturas de gases e também será uma ferrameta importate a estequiometria. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 17. Qual a pressão parcial de gás oxigêio que chega aos pulmões de um idivíduo, quado o ar ispirado está sob pressão de 740 mmhg? Admita que o ar cotém 0% de O, 78% de N e % de Ar em s. a) 7,4 mmhg b) 148 mmhg c) 46,5 mmhg d) 577 mmhg e) 740 mmhg 18. O úmero total de s e o volume ocupado por uma mistura de,76g de metao (CH 4 ) e de 9,4g de amôia (NH ) a 00ºC e atm é: (Dados: C=1, H=1, N=14, R = 0,008 atm.l. -1.K -1 ). a) 0,7 e 9,5L b) 0,7 e 9,5L c) 0,7 e,94l d) 0,8 e 4,48L e) 0,8 e 9,6L 19. Cosiderado-se que o ar atmosférico apreseta cerca de,4% de oxigêio em volume, coclui-se que o úmero de s de oxigêio gasoso presete em 1.0L de ar, as CNTP é: a) 1, b) 1, c) 1, d) 1,0.10 e) 1, Uma certa massa de um gás X ocupa o volume de 0,4L as CNTP, equato uma determiada massa de gás Y ocupa o volume de 0,448L a 7ºC e pressão de 150 mmhg. Itroduzimos simultaeamete essas massas gasosas um recipiete de 0,80L matido a 7ºC, resultado uma pressão fial igual a: a) 0,60 atm b) 0,90 atm c) 1,0 atm d) 1,50 atm e) 1,00 atm 1. Uma mistura de 1,5 de gás carbôico, 8g de metao e 1.10 éculas de moóxido de carboo está cotida em um balão de 0L a 7ºC. Podemos afirmar que: (H=1, C=1, O=16) a) a pressão parcial do CO é o dobro da do CH 4. b) a pressão parcial do CH 4 é o triplo da do CO. c) a pressão parcial do CO é ¼ da do CO. d) a pressão parcial do CO é o quádruplo da do CH 4. e) a pressão total é igual a 4 atm.. Cosidere as seguites amostras as CNTP: 1) 10 s de éculas de H ) 1,6g de gás metao ) 1,04 10 éculas de gás oxigêio 4) 8g de itrogêio gasoso 5) 5 s de gás cloro Em qual delas há maior volume? a) 1 b) c) d) 4 e) 5. A desidade de um gás é 1,96g/L, medida as CNTP. A massa ecular desse gás é: a) 4,88 b) 47,89 c) 49,9 d) 51, e) 5, 4. Detre os gases abaixo, as mesmas codições, o que se difude mais rapidamete é: a) moóxido de carboo b) amôia c) ozôio d) itrogêio e) hidrogêio. 5. A velocidade de difusão do gás hidrogêio é igual a 7km/mi, em determiadas codições de pressão e temperatura. Nas mesmas codições, a velocidade de difusão do gás oxigêio, em km/h é de: (H=1, O=16) a) 4 b) 108 c) 405 d) 40 e) 960 EXERCÍCIOS GERAIS 01. (OSEC-SP) Um carro-taque trasportou gás cloro para uma estação de tratameto de água. Sabe-se que o volume do taque cotedo cloro era de 0m e a temperatura era matida a 0ºC para a pressão ser de atm e que a estação de tratameto de água esse cloro foi trasferido para um reservatório de 50m matido a 9K. Ao passar do carro-taque para o reservatório o gás cloro sofreu uma trasformação e a pressão do reservatório era. As lacuas são corretamete preechidas, respectivamete, com os dados: a) isotérmica; 1, atm b) isocórica; atm c) isométrica; 117 atm d) isovolumétrica; 1, atm 10 Físico - Química CASD Vestibulares

11 e) isobárica; atm 0. (FMPA-MG) Ao sair de viagem, um motorista calibrou os peus de seu veículo colocado o seu iterior duas atmosferas de pressão, um dia quete (7ºC). Ao chegar ao destio, mediu ovamete a pressão dos peus e ecotrou, atmosferas. Cosiderado-se desprezível a variação do volume, a temperatura do peu, ao fial da viagem, era de: a) 660ºC b) 57ºC c) 0ºC d) 7ºC e) 6,7ºC 0. (ITA) Um cilidro provido de um pistão móvel e matido em temperatura costate cotém éter etílico o estado líquido em equilíbrio com seu vapor. O pistão é movido letamete de modo a aumetar o volume da câmara. Com relação a esse sistema, são feitas as seguites afirmações: I. Atigido o ovo equilíbrio etre o líquido e o vapor, a pressão detro do cilidro dimiui. II. Atigido o ovo equilíbrio etre o líquido e o vapor, o produto da pressão detro do cilidro pelo volume da fase gasosa aumeta. III. Quado ão existir mais líquido detro do cilidro, o produto da pressão pelo volume detro do cilidro aumetará com o aumeto do volume. Dessas afirmações, estão corretas: a) apeas I. b) apeas II. c) apeas III. d) apeas I e III. e) apeas II e III. 04. (UFPI) Detre os gráficos represetados, idique aquele que represeta a Lei de Charles para os gases ideais. 05. (UEMA) 00L de um gás submetido a 7ºC são aquecidos a 87ºC, matedo-se a pressão costate. O volume ocupado pelo gás a ova temperatura de 87ºC será de: a) 10L b),4l c) 40L d) 644L e) 4L 06. O volume ar é,4l. Em qual das situações abaixo essa afirmação é verdadeira? a) quado tivermos uma substâcia o estado gasoso. b) se uma substâcia estiver o estado líquido ou sólido, mas ão o estado gasoso. c) se uma substâcia estiver o estado sólido e as CNTP. d) se uma substâcia estiver o estado gasoso, a qualquer temperatura. e) se uma substâcia estiver o estado gasoso e as CNTP. As questões 07 e 08 relacioam-se com um recipiete de,6l cotedo 5,5g de gás X, as CNTP. 07. (UNIFOR-CE) X tem massa ecular igual a: a) 17,0 b) 4,0 c) 44,8 d) 51,0 e) 64,0 08. (UNIFOR-CE) Quatas éculas de X existem o recipiete? a) 1,0 b),0 c) 6,0.10 d) 9,0.10 e), (FEI) Se 4g de etao (C H 6 ) estão a 7ºC e apresetam o volume de.500ml, etão sua pressão é de: (H=1u, C=1u, R=0,08 atm.l. -1.K -1 ). a) mmhg b) 71 mmhg c) 14 mmhg d) 158 mmhg e) 164,78 mmhg 10. (IME) Em um parque de diversões, em certo dia quete, um homem echia balões com gás hélio (4g. -1 ). Se o volume médio dos balões, depois de cheios, era de 10L, a temperatura média do dia era de 7ºC e a pressão do gás o balão era de,5 atm, a massa média de He em cada balão era de aproximadamete: a) 1g b) g c) 4g d) 8g e) 1g 11. (UEPG) Um químico realizou um esaio experimetal em laboratório, obtedo 00 cm de um gás, a uma temperatura de 7ºC e pressão ambiete de 689 mmhg. Nessas codições, o úmero de s desse gás é aproximadamete: a) 1, b) 84 c) 4,8 d) 11 e) 8,4 1. (UNESP) Durate o trasporte de etao (C H 6 ) gasoso em um camihão taque com capacidade de 1,m, à temperatura de ºC, houve um acidete e verificou-se uma queda de pressão de 0,6 atm. Admitido-se a temperatura costate, calcular a massa do etao perdida o ambiete (massas atômicas: C= 1,0; H = 1,0; O = 16; costate dos gases: R = 0,081 atm.l/.k) a) 10,8kg b) 16,kg c) 1,6kg d) 7,0kg e),4kg 1. (FEI) Relativamete a 100g de uma mistura gasosa que cotém 64% de O e 6% de H em massa, a 7ºC e 1 atm, assiale a alterativa correta. a) a mistura ocupa um volume de 7,5L. b) a mistura apreseta composição ar de 10% de O e 90% de H. c) a massa ecular média da mistura é 4. d) a pressão parcial de O a mistura é 0,64 atm. e) o úmero de s dessa mistura é, (PUCCamp) Comparado-se as desidades dos gases abaixo, as CNTP, qual deles é o melhor para echer um balão que deve subir a atmosfera? (dados: desidade do ar: 1,9g/L CNTP) a) CO b) O c) N d) Cl e) CH (FEI) A desidade absoluta do gás sulfídrico (H S) aumetará quado: a) a pressão dimiuir. b) a temperatura dimiuir. c) a temperatura aumetar. d) a variação de pressão ão afetar a desidade absoluta. e) a cocetração de H S aumetar. CASD Vestibulares Físico-Química 11

12 16. Um recipiete A cotém gás hidrogêio e outro recipiete B, de mesmo volume, cotém CO. A pressão de H em A é duas vezes maior que a pressão do CO ; por outro lado, a temperatura do H é três vezes meor que a do CO. Se a massa de H é de 0g, calcule o úmero de s de CO o frasco B. 17. Um extitor de icêdio de 10L cotém cerca de 7,10 kg de CO. Determie, em litros, o volume aproximado de gás liberado a 7ºC e 1 atm de pressão. 18. (UFBA) Numa garagem, cujo volume é de 7m e temperatura igual a 0ºC, um automóvel, com motor ligado, produz 0,6 de CO por miuto. Sabedo-se que uma pressão parcial de 0,4% de moóxido de carboo o ar pode causar a morte humaa em pouco tempo, determie em quatos miutos será atigida a cocetração letal de CO. Expresse sua resposta aproximado seu resultado para o úmero iteiro subseqüete e cosidere o seguite: ão há CO o ar da garagem ates de o motor ser ligado; a pressão do ar detro da garagem é costate e igual a 1 atm. 19. (UNICAMP) Um balão meteorológico de cor escura, o istate do seu laçameto, cotém 100 s de gás hélio. Após asceder até uma altitude de 15km, a pressão do gás se reduziu a 100 mmhg e a temperatura, devido à irradiação solar, aumetou para 77ºC. Calcule, essas codições: a) o volume do balão meteorológico; b) a desidade de He em seu iterior (Dados: R=6 mmhg.l. -1.K -1, He = 4) 0. De repete, uma festa ifatil, os balões de gás começam a estourar por estarem muito cheios e um ambiete quete e ilumiado por lâmpadas icadescetes. O balão estoura mesmo sem tocar a lâmpada. Por quê? a) a pressão extera aumeta e o balão se estica até estourar. b) o calor do ambiete altera a borracha, deixado-a mais flexível e com meor elasticidade. c) a temperatura do ar o iterior do balão dimiui, devido à proximidade do teto do ambiete. d) as paredes do balão se esticam por causa da preseça da lâmpada icadescete. e) ocorrem icessates colisões das éculas gasosas com as paredes do balão. 1. Leia as afirmações: I. A pressão exercida por um gás cotra uma superfície é resultate do costate impacto das éculas em movimeto ciético cotra ela. II. A difusão de um gás ocorre de uma região de meor cocetração para uma de maior cocetração. III. Cosiderado que os pulmões o ar tem uma composição de 79% de N e 1% de O, a pressão total dessa mistura é 760 mmhg e a pressão parcial do oxigêio é de 159,6 mmhg. IV. À mesma pressão e temperatura, o volume ocupado por cada gás é proporcioal ao úmero de s. V. As pressões parciais e os volumes parciais de cada gás são iversamete proporcioais às frações ares. São corretas: a) I, II e III. b) I, III e IV. c) II, III e V d) II, IV e V. e) todas. (UFRGS) Quado litros de itrogêio sob pressão de 1 atm são misturados isotermicamete com litros de argôio sob pressão de atm, a mistura fial ocupará um volume de litros se a pressão total, em atm, for igual a a) 1,5. b),5. c),0. d) 4,0. e) 8,0.. (FURG) Cosidere um balão muito flexível que cotém um gás ideal. O volume iicial é 1, L, a pressão é 1 atm e a temperatura é 00 K. Esse balão é solto e atige uma altura em que a temperatura é de 50 K e a pressão é de 10 - atm. Qual é o volume fial do balão, em L, quado se ecotra essas codições? a) 16,5 L. b), L. c) 66,6 L. d), L. e), L. 4. (VUNESP-SP) O volume de uma massa fixa de gás ideal, à pressão costate, é diretamete proporcioal à: a) cocetração do gás b) pressão atmosférica c) desidade do gás d) temperatura absoluta e) massa ar do gás 5. (FUVEST-SP) Na respiração humaa o ar ispirado e o ar expirado têm composições diferetes. A tabela a seguir apreseta as pressões parciais, em mmhg, dos gases da respiração em determiado local. Qual é o valor de x, em mmhg? a) 1,4. b) 1,7. c) 48,. d) 56,5. e) 71,. 6. (ITA) Cosidere as afirmações abaixo relativas ao aquecimeto de um de gás N cotido em um cilidro provido de um pistão móvel sem atrito: I. A massa específica do gás permaece costate. II. A eergia ciética média das éculas aumeta. III. A massa do gás permaece a mesma. IV. O produto pressão x volume permaece costate. Das afirmações feitas, estão CORRETAS a) apeas I, II e III. b) apeas I e IV. c) apeas II e III. d) apeas II, III e IV. e) todas. 7. (UERJ) O gás atural proveiete da Bacia petrolífera de Campos é costituído basicamete por gás metao. Se o volume cosumido por uma residêcia for de 0m de CH 4, à temperatura de 7ºC e pressão de 1 atm, a massa de gás cosumida, em kg, será: a) 1,60 b) 15,8 c) 19,51 d),40 1 Físico - Química CASD Vestibulares

13 8. (PUC-SP) Uma amostra de gás oxigêio (O ) a 5 C está em um recipiete fechado com um êmbolo móvel. Idique qual dos esquemas a seguir melhor represeta um processo de expasão isotérmica. d) as éculas do ar quado aquecidas são rompidas, formado átomos mais leves e dimiuido a desidade do ar; e) as éculas do ar quado aquecidas formam agregados, aumetado o espaço vazio etre elas.. (FEI) Um cilidro muido de êmbolo cotém um gás ideal represetado pelo poto 1 o gráfico. A seguir o gás é submetido sucessivamete à trasformação isobárica (evolui do poto 1 para o poto ), isocórica (evolui do poto para o poto ) e isotérmica (evolui do poto para o poto 1). Ao represetar os potos e as isotermas idicadas, coclui-se que: 9. (UFRGS) Dois recipietes idêticos, matidos a mesma temperatura, cotêm o mesmo úmero de éculas gasosas. Um dos recipietes cotém hidrogêio, equato o outro cotém hélio. Qual das afirmações a seguir está correta? a) a massa de gás em ambos os recipietes é idêtica. b) a pressão é a mesma os dois recipietes. c) ambos os recipietes cotêm o mesmo úmero de átomos. d) a massa gasosa o recipiete que cotém hidrogêio é o dobro da massa gasosa o recipiete que cotém hélio. e) a pressão o recipiete que cotém hélio é o dobro da pressão o recipiete que cotém hidrogêio. 0. (UFPE) O ideal é que a pressão parcial do oxigêio o pulmão seja de 0,0atm. Um mergulhador, que está sujeito a altas pressões, deve dosar o gás que respira para mater a pressão parcial do oxigêio este valor. Se ele estiver mergulhado a uma profudidade ode a pressão seja de,5 atm, qual deve ser a fração ar de oxigêio uma mistura oxigêio/itrogêio para que ele possa respirar sem dificuldades? 1. (UECE) Um frasco de 50 ml cotém eôio a uma pressão de 0,65 atm. Um outro frasco de 450 ml cotém argôio a uma pressão de 1,5 atm. Os gases são misturados a partir da abertura de uma válvula a coexão que liga os dois recipietes. Cosiderado o volume da coexão desprezível e, aida, o sistema matido a uma temperatura costate, a pressão fial da mistura de gases é, aproximadamete, a) 1,0 atm. b) 1,90 atm. c),06 atm. d),80 atm. e) 5,6 atm.. (UFPE) Um balão cheio com ar quete sobe a grades altitudes porque: a) as éculas do ar quete são meores do que as éculas do ar a temperatura ambiete; b) detro do balão há meos éculas de ar por uidade de volume; c) as éculas do ar quete são maiores do que a éculas do ar a temperatura ambiete; a) a temperatura do gás o estado é 450 K b) a pressão do gás o estado é atm c) a temperatura do gás o estado é 600 K d) o volume do gás o estado é 10 L e) a pressão do gás o estado é 1 atm 4. (UEL) Um frasco de gás para recarga de isqueiros cotém, sob alta pressão, 116g de butao (C 4 H 10 ). Se essa mesma quatidade de butao estivesse as codições de 7ºC e 1 atm, ocuparia um volume, em L, aproximadamete igual a: Dados: Volume ar do butao a 7ºC e 1 atm = 5L/. a) b) 44 c) 50 d) 58 e) (FUVEST) Ao ível do mar e a 5 C: volume ar de gás=5 L/ desidade do ar atmosférico=1, g/l (Dados: H = 1, C = 1, N = 14, O = 16 e Ar = 40) As bexigas A e B podem coter, respectivamete: a) argôio e dióxido de carboo. b) dióxido de carboo e amôia. c) amôia e metao. d) metao e amôia. e) metao e argôio. 6. (UNESP-07) A maior parte dos mergulhos recreativos é realizada o mar, utilizado cilidros de ar CASD Vestibulares Físico-Química 1

14 comprimido para a respiração. Sabe-se que: I. O ar comprimido é composto por aproximadamete 0% de O e 80% de N em volume. II. A cada 10 metros de profudidade, a pressão aumeta de 1 atm. III. A pressão total a que o mergulhador está submetido é igual à soma da pressão atmosférica mais a da colua de água. IV. Para que seja possível a respiração debaixo d água, o ar deve ser forecido à mesma pressão a que o mergulhador está submetido. V. Em pressões parciais de O acima de 1, atm, o O tem efeito tóxico, podedo levar à covulsão e morte. A profudidade máxima em que o mergulho pode ser realizado empregado ar comprimido, sem que seja ultrapassada a pressão parcial máxima de O, é igual a: a) 1 metros. b) 0 metros. c) 0 metros. d) 40 metros. e) 50 metros. 7. (UNESP) Uma mistura de 4,00 g de H gasoso com uma quatidade descohecida de He gasoso é matida as codições ormais de pressão e temperatura. Se uma massa de 10,0 g de H gasoso for adicioada à mistura, matedo-se as codições de pressão e temperatura costates, o volume dobra. Calcule a massa de He gasoso presete a mistura. Massas atômicas: H = 1; He = 4. Costate uiversal dos gases = 0,081 L atm/ K. Volume ocupado por um de gás as codições ormais de pressão e temperatura =,4 litros. 8. (Cesgrario) Num taque de gás havia 8,m de Oxigêio a -ºC e atm de pressão. Tedo ocorrido um vazameto, verificou-se que a pressão dimiuiu em 0,5 atm. Que massa de Oxigêio for perdida, sabedose que a temperatura permaeceu costate? Dados: O=16; R=0,08atm.l/.k a) 0,6kg b) 6,4kg c) 19,kg d) 5,6kg e),0kg 9. (UNESP) Se todo o Ozôio (O ) da camada de 0km de espessura, situada bem acima da superfície da Terra (estratosfera), fosse coletado e submetido à pressão de 1 atmosfera, ele ocuparia uma camada a superfície da Terra de mm de espessura. A temperatura média a superfície da Terra é de 0ºC, a estratosfera é de -40ºC e a superfície da Terra tem uma área de km. Dados: massa atômica O=16; R=; 1m =10 litros a) Por que a camada rarefeita de Ozôio é mais espessa do que o mesmo gás a superfície da Terra? Escrever a equação matemática que represeta essa relação. b) Calcular a massa aproximada de Ozôio ao redor da Terra. um desses cilidros seria de aproximadamete: Dados: a) 0 miutos. b) 0 miutos. c) 45 miutos. d) 60 miutos. e) 90 miutos. 41. (UNESP-1) Os desodorates do tipo aerossol cotêm em sua formulação solvetes e propeletes iflamáveis. Por essa razão, as embalages utilizadas para a comercialização do produto forecem o rótulo algumas istruções, tais como: - Não expor a embalagem ao sol. - Não usar próximo a chamas. - Não descartar em icierador. Uma lata desse tipo de desodorate foi laçada em um icierador a 5 ºC e 1 atm. Quado a temperatura do sistema atigiu 61 ºC, a lata explodiu. Cosidere que ão houve deformação durate o aquecimeto. No mometo da explosão a pressão o iterior da lata era a) 1,0 atm. b),5 atm. c),0 atm. d) 4,8 atm. e) 0,0 atm. 4. (UFRGS) Cosidere a seguite trasformação que ocorre com uma amostra gasosa de massa m apresetado comportameto de um gás ideal. O gráfico que melhor represeta essa trasformação é: 40. (FUVEST-08) Em algumas situações de resgate, bombeiros utilizam cilidros de ar comprimido para garatir codições ormais de respiração em ambiete com gases tóxicos. Esses cilidros, cujas características estão idicadas a tabela, alimetam máscaras que se acoplam ao ariz. Quado acioados, os cilidros forecem para a respiração, a cada miuto, cerca de 40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiete. Nesse caso, a duração do ar de 14 Físico - Química CASD Vestibulares

15 4. (UFRGS) Dois recipietes idêticos, matidos a mesma temperatura, cotêm o mesmo úmero de éculas gasosas. Um dos recipietes cotém hidrogêio, equato o outro cotém hélio. Qual das afirmações abaixo está correta? a) A massa de gás em ambos os recipietes é idêtica. b) A pressão é a mesma os dois recipietes. c) Ambos os recipietes cotêm o mesmo úmero de átomos. d) A massa gasosa o recipiete que cotém hidrogêio é o dobro da massa gasosa o recipiete que cotém hélio. e) A pressão o recipiete que cotém hélio é o dobro da pressão o recipiete que cotém hidrogêio. 44. (UNESP-1) Equato estudava a atureza e as propriedades dos gases, um estudate aotou em seu cadero as seguites observações sobre o comportameto de 1 litro de hidrogêio e 1 litro de argôio, armazeados a forma gasosa à mesma temperatura e pressão: I. Têm a mesma massa. II. Comportam-se como gases ideais. III. Têm o mesmo úmero de átomos. IV. Têm o mesmo úmero de s. É correto o que o estudate aotou em a) I, II, III e IV. b) I e II, apeas. c) II e III, apeas. d) II e IV, apeas. e) III e IV, apeas. 45. (UNESP-11) Icêdio é uma ocorrêcia de fogo ão cotrolado, potecialmete perigosa para os seres vivos. Para cada classe de fogo existe pelo meos um tipo de extitor. Quado o fogo é gerado por líquidos iflamáveis como álcool, querosee, combustíveis e óleos, os extitores mais idicados são aqueles com carga de pó químico ou gás carbôico. Cosiderado-se a massa ar do carboo = 1 g. -1, a massa ar do oxigêio = 16 g. -1 e R = 0,08 atm.l. -1 K -1, o volume máximo, em litros, de gás liberado a 7ºC e 1 atm, por um extitor de gás carbôico de 8,8 kg de capacidade, é igual a: a) 44,8. b) 460,0. c) 4 477,. d) 4 90,0. e) 5 400, (UFRGS-10) Cosidere o euciado a seguir e as três propostas para completá-lo. Em dada situação, substâcias gasosas ecotram-se armazeadas, em idêticas codições de temperatura e pressão, em dois recipietes de mesmo volume, como represetado a seguir. Gás carbôico (CO ) Gás itrogêio (N ) + Gás oxigêio (O ) Recipiete 1 Recipiete Nessa situação, os recipietes 1 e cotêm 1 - o mesmo úmero de éculas. - a mesma massa de substâcias gasosas. - o mesmo úmero de átomos de oxigêio. Quais propostas estão corretas? a) Apeas 1. b) Apeas. c) Apeas. d) Apeas e. e) 1, e. 47. (FUVEST-14) A tabela abaixo apreseta iformações sobre cico gases cotidos em recipietes separados e selados. Recipiete Gás Temperatura Pressão Volume (K) (atm) (L) 1 O 7 1,4 Ne 7,4 He 7 4,4 4 N 7 1,4 5 Ar 7 1,4 Qual recipiete cotém a mesma quatidade de átomos que um recipiete selado de,4 L, cotedo H, matido a atm e 7 K? a) 1 b) c) d) 4 e) (UNIFESP-09) A oxigeoterapia, tratameto terapêutico com gás oxigêio, é idicada para pacietes que apresetam falta de oxigêio o sague, tais como portadores de doeças pulmoares. O gás oxigêio usado esse tratameto pode ser comercializado em cilidros a elevada pressão, as codições mostradas a figura. No cilidro, está idicado que o coteúdo correspode a um volume de m de oxigêio as codições ambietes de pressão e temperatura, que podem ser cosideradas como sedo 1 atm e 00 K, respectivamete. Dado R = 0,08 atm.l.k , a massa de oxigêio, em kg, armazeada o cilidro de gás represetado a figura é, aproximadamete: a) 0,98. b) 1,56. c) 1,95. d),9. e), (FGV) O gás hélio é utilizado para echer balões e bexigas utilizados em evetos comemorativos e em festas ifatis. Esse gás pode ser comercializado em cilidros cujo coteúdo apreseta pressão de 150 bar a 00 K. Cosiderado-se que 1 atm = 1 bar, e que a massa de gás He o cilidro é 170 g, etão, o valor que mais se aproxima do volume de gás hélio cotido aquele cilidro a 00 K é: Dado: R = 0,08 atm.l.k 1. 1 a) 14 L. b) 7,0 L. c) 1,0 L. d) 500 ml. e) 140 ml. CASD Vestibulares Físico-Química 15

16 50. (PUC-SP) Um cilidro de 8, L de capacidade cotém 0g de gás oxigêio a 7 C. Um estudate abre a válvula do cilidro deixado escapar o gás até que a pressão seja reduzida para 7,5 atm. Supodo-se que a temperatura permaeça costate, a pressão iicial o cilidro e a massa de gás liberada serão, respectivamete, a) 0 atm e 40 g. b) 0 atm e 160 g. c) 6 atm e 80 g. d),7 atm e 0 g. e) 6 atm e 140 g. 51. (PUC-SP-07) Três recipietes de volumes fixos cotêm cada um, uma substâcia pura o estado gasoso. Os gases estão armazeados as mesmas codições de temperatura e pressão e os recipietes estão represetados o esquema a seguir. Pode-se afirmar que o gás cotido o recipiete e a massa de gás o recipiete são, respectivamete, a) CO e 16 g. b) N e 8 g. c) CO e 4 g. d) C 4 H 8 e 4 g. e) N e 16 g. 5. (FUVEST-11) Um laboratório químico descartou um frasco de éter, sem perceber que, em seu iterior, havia aida um resíduo de 7,4 g de éter, parte o estado líquido, parte o estado gasoso. Esse frasco, de 0,8 L de volume, fechado hermeticamete, foi deixado sob o sol e, após um certo tempo, atigiu a temperatura de equilíbrio T = 7 ºC, valor acima da temperatura de ebulição do éter. Se todo o éter o estado líquido tivesse evaporado, a pressão detro do frasco seria NOTE E ADOTE No iterior do frasco descartado havia apeas éter. Massa ar do éter = 74 g K = ºC + 7; R = 0,08 atm.l / (.K) a) 0,7 atm. b) 1,0 atm. c),5 atm. d),1 atm. e) 5,9 atm. 5. (UFRGS) Se o sistema represetado abaixo for matido a uma temperatura costate e se os três balões possuírem o mesmo volume, após se abrirem as válvulas A e B, a pressão total os três balões será: disputará o toreio Iteramérica. A adaptação deverá ocorrer em um prazo de 10 dias, aproximadamete. O orgaismo humao, em altitudes elevadas, ecessita desse tempo para se adaptar, evitado-se, assim, risco de um colapso circulatório. (Adaptado da revista Placar, edição fev ) A adaptação da equipe foi ecessária pricipalmete porque a atmosfera de La Paz, quado comparada à das cidades brasileiras, apreseta: a) meor pressão e meor cocetração de oxigêio. b) maior pressão e maior quatidade de oxigêio. c) maior pressão e maior cocetração de gás carbôico. d) meor pressão e maior temperatura. e) maior pressão e meor temperatura. 55. (FUVEST-1) Uma estudate de Química realizou um experimeto para ivestigar as velocidades de difusão dos gases HCl e NH. Para tato, colocou, simultaeamete, dois chuma- ços de algodão as extremidades de um tubo de vidro, como mostrado a figura a seguir. Um dos chumaços estava embebido de solução aquosa de HCl(g), e o outro, de solução aquosa de NH (g). Cada um desses chumaços liberou o respectivo gás. No poto de ecotro dos gases, detro do tubo, formou- -se, após 10s, um ael de sólido braco (NH 4 Cl), distate 6,0cm do chumaço que liberava HCl(g). a) Qual dos dois gases, desse experimeto, tem maior velocidade de difusão? Explique. b) Quado o experimeto foi repetido a uma temperatura mais alta, o ael de NH 4 Cl(s) se formou a mesma posição. O tempo ecessário para a formação do ael, a essa ova temperatura, foi igual a, maior ou meor do que 10s? Justifique. c) Com os dados do experimeto descrito, e sabedo-se a massa ar de um dos dois gases, pode-se determiar a massa ar do outro. Para isso, utiliza-se a expressão a) atm b) 4 atm c) 6 atm d) 9 atm e) 1 atm 54. (ENEM-00) A adaptação dos itegrates da seleção brasileira de futebol à altitude de La Paz foi muito cometada em 1995, por ocasião de um toreio, como pode ser lido o texto abaixo. A seleção brasileira embarca hoje para La Paz, capital da Bolívia, situada a.700 metros de altitude, ode Cosidere que se queira determiar a massa ar do HCl. Caso o algodão embebido de solução aquosa de NH (g) seja colocado o tubo um pouco ates do algodão que libera HCl(g) (e ão simultaeamete), como isso afetará o valor obtido para a massa ar do HCl? Explique DESAFIOS 56. (UNICAMP-97) O esquema a seguir represeta um dispositivo para se estudar o comportameto de um gás ideal. Iicialmete, o frasco 1, é colocado um gás à pressão de 1 atmosfera, ficado sob vácuo os frascos 16 Físico - Química CASD Vestibulares

17 e. Abre-se, em seguida, a toreira etre os frascos 1 e até que se estabeleça o equilíbrio. Fecha-se, etão, esta toreira e abre-se a toreira etre os frascos 1 e. O volume do frasco 1 é 9 vezes maior do que o do frasco e o do é 9 vezes maior que o do 1. C 4. C 4. B 44. D 45. D 46. A 47. C 48. E 49. B 50. A 51. C 5. D 5. B 54. A 55. a) NH é mais veloz, já que percorreu uma distâcia maior do que o HCl detro do tubo. b) Foi meor, pois o aumeto da temperatura resulta o aumeto da agitação das partículas. Com isso, a mesma distâcia é percorrida em um tempo meor. c) O erro proposto resulta em uma velocidade de difusão do NH aparetemete maior. Com isso, a razão etre as velocidades de difusão será maior do que deveria. Como cosequêcia, a massa ar do HCl obtida experimetalmete também seria aparetemete maior. As resoluções do desafio serão divulgadas separadamete. a) Feito o procedimeto descrito ateriormete, em que frasco haverá meor quatidade de éculas do gás? Justifique. b) Sedo p a pressão fial o frasco e p a pressão fial do frasco qual será o valor da relação p /p, ao fial do experimeto? Justifique. Observação: Desprezar o volume dos tubos das coexões. 57. (ITA - adaptada) Cosidere o sistema abaixo: Após a abertura da toreira de comuicação dos frascos, matedo-se a temperatura costate, determie: a) as frações ares de cada gás; b) as pressões parciais de cada gás; c) a pressão total da mistura gasosa. GABARITOS EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO: atm L 0. 0,8L K , ml ml ºC 08. B 09. C 10., atm 11. V 1. 67, L 1. 11L 14. D 15. C 16. A 17. B 18. A 19. A 0. B 1. D. A. A 4. E 5. C EXERCÍCIOS GERAIS: 01. A 0. B 0. B 04. A 05. C 06. E 07. A 08. D 09. B 10. C 11. A 1. A 1. B 14. E 15. B 16. 1,67 de CO ,5L mi 19. a), L b) 1, g/l 0. E 1. B. C. D 4. D 5. B 6. C 7. C 8. C 9. B 0. 0,08 1. A. B. E 4. C 5. E 6. E 7. 1g 8. B 9. a) A equação é a geral dos gases. A pressão é muito meor a estratosfera, o que sigifica uma expasão do gás. Embora a temperatura a estratosfera seja meor (o que levaria à cotração do gás), o efeito da pressão é mais relevate. b) kg 40. C 41. CASD Vestibulares Físico-Química 17