5ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS Lei de Raoult

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1 Pg. 1/6 1 a Questão Metanol, CH 4 O, e etanol, C 2 H 6 O, são dois álcoois voláteis a 25 C. Ambos podem ser usados como solvente ou combustível e muitas vezes a mistura dos dois é empregada em processos de extração. a) Desenhe na figura abaixo, o perfil esperado para o comportamento da pressão de vapor do etanol (P etanol ) em função da sua fração molar em uma mistura metanol:etanol. b) Calcule a pressão de vapor, a 25 C, de uma mistura contendo, em volume, 10,00% de metanol e 90,00% de etanol. c) Calcule a pressão de vapor de outra mistura de metanol e etanol quando são adicionados 100,0 g de sacarose, C 12 H 22 O 11, sabendo que fração em mol do metanol é 0,2000 e a quantidade total de substâncias (n metanol + n etanol + n sacarose ), em mol, é igual a 1,0000. Considere que a sacarose é um soluto não volátil e que se solubiliza completamente na mistura. Dados a 25 C: P metanol = 122,7 mmhg; M(CH 4 O) = 33,00 g mol -1 ; d = 0,7918 g ml -1 P etanol = 58,90 mmhg; M(C 2 H 6 O) = 46,00 g mol -1 ; d = 0,7894 g ml -1 M(C 12 H 22 O 11 ) = 342,2 g mol -1. a) b) 67,48 mmhg c) 54,45 mmhg

2 Pg. 2/6 2 a Questão Nos processos de destilação fracionada utiliza-se uma coluna de fracionamento cujo objetivo é criar várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vapor. O gráfico abaixo mostra a variação da pressão de vapor de diversos solventes com a temperatura. Considere a pressão atmosférica igual a 760 mmhg e que TODAS as soluções se comportam IDEALMENTE. a) Diga qual é o líquido mais volátil. Explique em termos de interações intermoleculares. b) De acordo com a Lei de Raoult, quando dois líquidos miscíveis são misturados, a pressão de vapor de cada um deles na mistura é alterada. Justifique. c) Calcule a pressão de vapor de uma mistura líquida constituída de 100 g de água, 10,0 g de etanol e 5,00 g de éter, a 20,0 o C. d) Calcule a pressão de vapor do éter etílico quando forem dissolvidos 5,00 g de NaCl, um soluto não volátil, ao sistema descrito no item c. P água = 17,5 mmhg, a 20,0 C; M(H 2 O) = 18,0 g mol -1 P etanol = 44,0 mmhg, a 20,0 C; M(C 2 H 6 O) = 46,0 g mol -1 P éter = 442 mmhg, a 20,0 C; M (C 4 H 10 O) = 74,0 g mol -1 M(NaCl) = 58,4 g mol -1

3 Pg. 3/6 a) Entre os compostos mencionados, o éter é o único que não faz ligações de hidrogênio, logo há menos ligações entre suas moléculas e, por isso, ele é o mais volátil. b) Quando dois líquidos miscíveis são misturados, a pressão de vapor de cada um deles na mistura é menor do que quando estão puros, pois cada componente contribui proporcionalmente à sua fração em mol na mistura, que diminui à medida que aumenta o número de componentes. A pressão total de vapor é igual à soma das pressões de vapor exercidas por cada componente. c) 23,4 mmhg d) 5,04 mmhg

4 Pg. 4/6 3 a Questão a) Adicionam-se 6,00 g de glicose, C 6 H 12 O 6 (s), a uma mistura de dois líquidos composta por 252 g de etanol, CH 3 CH 2 OH, e 180,0 g de água formando uma solução homogênea. Calcule a pressão de vapor da solução resultante, a 25 o C. b) Uma solução é formada pela dissolução de 2,000 g de um soluto não-volátil em 54,00 g de água. A pressão de vapor desta solução a 25 0 C é 23,88 mmhg. Calcule a massa molar do soluto. Pressão de vapor da água pura = 24,00 mmhg a 25 o C. Pressão de vapor do etanol puro = 59,00 mmhg a 25 o C. M(glicose) = 180,0 g.mol -1 M(etanol) = 46,0 g.mol -1 M(água) = 18,01 g mol -1 a) 36,3 mmhg b) 1,3x10 2 g mol -1

5 Pg. 5/6 4 a Questão a) Uma mistura contendo os gases N 2, O 2 e He num recipiente de 20,0 L contém 2,00 mol do gás N 2, gás He numa fração em mol igual a 0,100 e pressão total de 10,0 atm a 20 C. Calcule a pressão parcial de cada um dos gases na mistura. b) Calcule a pressão de vapor de 500,0 ml de solução aquosa (d = 1,05 g ml -1 ) contendo 60,0 g de NaCl e 0,200 mol de KBr a 20 C. Considere o NaCl e o KBr como solutos não voláteis. M(KBr) = 119,0 g mol -1 M(NaCl) = 58,50 g mol -1 M(H 2 O) = 18,0 g mol -1 P o H2O = 17,6 mm Hg (20 o C) a) P N2 = 2,41 atm, P O2 =6,59 atm, P He = 1,00 atm b) 16,8 mmhg

6 Pg. 6/6 5 a Questão O tetracloreto de carbono, CCl 4, é um solvente que pode dissolver cera de vela, C 22 H 46. a) Calcule a pressão de vapor de uma solução preparada pela dissolução de 10,0 g de cera, que é uma substância não volátil, em 40,0 g de CCl 4, a 23 o C. b) Explique o que ocorre com a pressão de vapor de uma solução quando: i) a quantidade de soluto é dobrada. ii) a temperatura é aumentada. Pressão de vapor de CCl 4 = 100 torr a 23 o C M(CCl 4 ) = 154 g mol -1 M(C 22 H 46 ) = 310 g mol -1 a) 89 torr b) i - O dobro do soluto (n cera ) diminuirá a fração em mol do solvente (xccl ) logo, como a 4 Pvapor é diretamente proporcional a x, Pvapor diminuirá. ii Quando a T aumenta, aumenta também o movimento das moléculas, diminui o número de interações entre as espécies e mais facilmente estas passam para a fase vapor (escapam do líquido) Pvapor aumenta.