Química Fascículo 05 Elisabeth Pontes Araújo Elizabeth Loureiro Zink José Ricardo Lemes de Almeida

Transcrição

1 Química Fascículo 05 Elisabeth Pontes Araújo Elizabeth Loureiro Zink José Ricardo Lemes de Almeida

2 Índice Gases...1 Exercícios...4 Gabarito...7

3 Gases I Estado gasoso = partículas sem interação f Velocidade alta Alta energia cinética Nº de moléculas emperatura Frio < ambiente < Quente an.o de moléculas acom maior aenergia an.o de moléculas < acom maior az< aenergia an.o de moléculas acom maior aenergia 1

4 Leis dos gases Comportamento dos gases em relação à variação de temperatura, volume e pressão. Variação da pressão com o volume (Lei de Boyle) P Variação do volume com a temperatura (Lei de Charles) V Variação da pressão com a temperatura (Lei de Charles - Gay Lussac) P V (K) (K) P = constante P.V = constante V = constante P.V = constante 2

5 Gases II Equação dos gases perfeitos (Equação de Clapeyron) apressão é definida como a aforça por unidade de área R: constante universal dos gases R = 0,082a atm.l mol.k R = 62,3a mmhg.l mol.k R 8,31a KaPaadm 3 = (UNICAMP) mol.k a PV n = R an: quantidade de amatéria an m a (K) = t (ºC) +273 = M É importante recordar: 1dm 3 = 1000 cm 3 = 1L = 1000mL 3

6 Gases III alei volumétrica de Gay - Lussac : Numa reação química, no estado gasoso, onde os produtositambém são gases, existe uma relação de números inteiros eisimples entre os volumes dos reagentes e dos produtos formados. ahipótese de Avogadro (Relação entre n.o de partículas e P, V) : Sob as mesmas condições de P e,volumes iguais de gases diferentes têm o mesmo número de apartículas. Mistura de gases - A pressão total (P) da mistura, é igual à soma das pressões parciais. (P=p A + p B ) - Pressão Parcial = Pressão que um dos componentes da mistura teria (p A e p B ) se ele ocupasse sozinho o volume do recipiente. - Pressão parcial é fração da pressão total. p A = X A. P n.odemolsdea X A = fração molar = = n.o de mols total n A na + n B amistura de gases 100 mmhg 300 mmhg ap He = 100 mmhg P H 2 = 300 mmhg V He =1L He = Hélio Hidrogênio V H 2 =1L H 2 = 1 litro 1 litro Pressão Parcial do He P. V p = He He He. V P Pressão Parcial do H2. V p = H2 H2 H2. V avhe =V ap He =p He phe +ph2 =Ptotal (a constante) avh2 =V ap H2 =p H2 Relação entre pressão parcial e pressão total pressão parcial do He p He. V nhe.r. = = pressão total P.V n.r. t n n He t = XHe = fração molar (fração de mols) p He =P.X He a pressão parcial = Pressão total da mistura multiplicada pela fração (em mol) do gás. 4

7 Exercícios 01. ( FUVES/97) A figura representa três etapas de uma experiência em que ocorre reação química entre dois gases incolores ( NO e O 2 ), à mesma temperatura e pressão e contidos em seringas separadas. Após a mistura, houve consumo total dos reagentes com formação de um produto gasoso marrom, nas mesmas condições de pressão e temperatura dos reagentes. Se a reação química que ocorreu for representada por mno + no 2 pn x O y, os coeficientes estequiométricos m, nepdeverão ser, respectivamente: a. 2,1,1 b. 4,1,2 c. 1,2,1 d. 4,3,2 e. 2,1,2 02. ( FUVES/99) Certo gás X é formado apenas por nitrogênio e oxigênio. Para determinar sua fórmula molecular, comparou-se esse gás com o metano (CH 4 ). Verificou-se que volumes iguais dos gases X e metano, nas mesmas condições de pressão e temperatura, pesaram, respectivamente, 0,88g e 0,32g. Qual a fórmula molecular do gás X? Dados: Massas molares (g/mol): H =1, C = 12, N = 14, O =16 a. NO b. N 2 O c. NO 2 d. N 2 O 3 e. N 2 O (FUVES/99) H 2 (g)ecl 2 (g) estão contidos em balões interligados por meio de um tubo com torneira nas condições indicadas no desenho. Ao se abrir a torneira, os gases se misturam e a reação entre eles é iniciada por exposição à luz difusa. Forma-se então HCl(g), em uma reação completa até desaparecer totalmente pelo menos um dos reagentes. Quanto vale a razão entre as quantidades, em mol, de Cl 2 (g) e de HCl(g), após o término da reação? a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 6 5

8 04. (FUVES/99) Certo refrigerante é engarrafado, saturado com dióxido de carbono (CO 2 )a5 Ce1atm de CO 2 e então fechado. Um litro desse refrigerante foi mantido algum tempo em ambiente à temperatura de 30 C. Em seguida, a garrafa foi aberta ao ar (pressão atmosférica = 1 atm) e agitada até praticamente todo o CO 2 sair. Nessas condições (30 C e 1 atm), qual o volume aproximado de CO 2 liberado? Dados: Massa molar do CO 2 = 44 g/mol Volume molar dos gases a 1atm e 30 C = 25 L/mol Solubilidade do CO 2 no refrigerante a 5 C e sob 1atm de CO 2 = 3,0 g/l a. 0,40 L b. 0,85 L c. 1,7 L d. 3,0 L e. 4,0 L 05. (UNICAMP/97) O esquema abaixo representa um dispositivo para se estudar o comportamento de um gás ideal. Inicialmente, no frasco 1, é colocado um gás à pressão de 1 atmosfera, ficando sob vácuo os frascos 2 e 3. Abre-se, em seguida, a torneira entre os frascos 1 e 2 até que se estabeleça o equilíbrio. Fecha-se, então, esta torneira e abre-se a torneira entre os frascos 1 e 3. O volume do frasco 1 é 9 vezes maior do que do frasco 2 eodo3é9vezes maior que o do 1. a. Feito o procedimento acima descrito, em que frasco haverá menor quantidade de moléculas de gás? Justifique. b. Sendo p 2 a pressão final do frasco 2 e p 3 a pressão final no frasco 3, qual será o valor da relação p 2 /p 3, ao final do experimento? Justifique. Observação: Desprezar o volume dos tubos das conexões 06. (VUNESP/98) Sabe-se que o volume molar de um gás nas condições normais de temperatura e pressão (CNP) é igual a 22,4L e que R = 0,082 atm.l. K -1. mol -1, o maior número de moléculas está contido em 1,0 L de: a. H 2, nas CNP b. N 2, nas CNP c. H 2, a 73 C e2atm d. H 2, a 27 C e 1 atm e. Uma mistura equimolar de H 2 en 2 a 127 C e 1,5 atm 6

9 07. (PUC/99) Uma amostra de gás oxigênio ( O 2 ) a 25 C está em um recipiente fechado com um êmbolo móvel. Indique qual dos esquemas abaixo melhor representa um processo de expansão isotérmica? a. b. c. d. e. 7

10 Gabarito 01. alternativa: e m NO + n O2 pnxoy reage e forma 3 V : 1,5 V : 3 V proporção volumétrica 2 : 1 : 2 portanto: 2 NO + O 2 2NO 2 M=2 n=1 p=2 02. alternativa: b Aplicando o princípio de Avogadro temos: nx = nch 4 CH 4 1 mol 16g n 0,32g n = 0,02 mol X 0,02 mol 0,88g 1 mol M M = 44g/mol correspondente ao N 2 O 03. alternativa: b Aplicando PV=nR H 2 1.1=nR298 Cl 2 5.1=nR298 n(cloro) = 5n (hidrogênio) Se temos x mol de H 2 teremos 5x mol de Cl 2 A equação química do processo e : H 2 + Cl 2 2 HCl 1mol 1 mol 2mol x mol x mol 2x mol Cl 2 em excesso: 5x x=4x Razão: quantidade em mol de Cl 2 = 4x = 2 quantidade em mol de HCl 2x 04. alternativa: c Em 1,0 L de refrigerante temos 3,0g de CO 2 dissolvido 44g -25 L 3,0g x x = 1,7 L 8

11 05. Abrindo a torneira que liga os frascos 1e2, temos: P 1 V 1 =P f V f 1.V 1 = P f (V 1 +V 2 ) como V 1 =9V 2 1.9V 2 =P f (9V 2 +V 2 ) 9V 2 =P f 10V 2 P f = 0,9atm Frasco 1: P 1 = 0,9atm Frasco 2: P 2 = 0,9atm Abrindo a torneira que liga os frascos 1e3,temos: P 1 V 1 =P f V f 0,9.V 1 = P f (V 1 +V 3 ) como V 3 =9V 1 0,9 V 1 =P f (V 1 +9V 1 ) 0,9 V 1 =P f 10V 1 P f = 0,09atm Frasco 1: P 1 = 0,09atm Frasco 3: P 3 = 0,09atm a. Aplicando PV = nr temos: Frasco 1 0,09. 9V2 =n1r n1 = 081, V R Frasco 2 0,9. V2 = n2r n2 = 09, V R Frasco 3 0,09. 81V2 = n3r n3 = 729, V R Haverá menor quantidade de moléculas no frasco 1 P2 0,9atm b. = = P 0,09atm alternativa: c a e b 1 mol 22,4L n 1L n = 0,045mol c PV = nr 2.1 = n.0, n = 0,122mol d PV = nr 1.1 = n.0, n = 0,041atm e PV = nr 1,5.1 = n.0, n = 0,046mol Nota: 1mol moléculas 07. alternativa: c Numa transformação com temperatura constante, se aumentarmos a pressão, o volume diminui proporcionalmente e vice-versa. Os gases ocupam todo o volume do recipiente, mantêm sua massa e não se decompõem em outros compostos 9