Química Prof. Giacometto

Química Prof. Giacometto LISTA DE EXERCÍCIOS SOBRE O ESTADO GASOSO (SÓ UEM) OBS: SEMPRE QUE JULGAR NECESSÁRIO O VALOR DA MASSA ATÔMICA DE UM ELEMENTO QUÍMICO, UTILIZAR A TABELA PERIÓDICA 01) (UEM) Considerando que todos os gases abaixo se comportam como gases ideais, assinale o que for correto. 01) 6 gramas de gás hélio ocupam 67,2 litros nas CNTP. 02) A pressão exercida por 16 gramas de gás metano a 0 o C, ocupando um volume de 22,4 litros, é 1 atm. 04) O número de moléculas contido em 22,4 litros do gás N 2, a 273,15 K e sob pressão de 1 atm, é 6,02 x 10 23. 08) Para que um mol do gás H 2 exerça uma pressão de 2 atm, é necessário que o sistema esteja a 0 o C em um recipiente de 11,2 litros. 16) Se 17 gramas do gás NH 3 estiver a 0 o C, o produto pressão vezes volume será 22,4 atm l. 02) (UEM) Assinale o que for correto. 01) A variação da pressão atmosférica altera significativamente a pressão de vapor de líquidos, porém não altera significativamente a pressão de vapor de sólidos não-voláteis. 02) A 1,0 atm e 298 K, o gás N 2 é menos denso que o gás Cl 2. 04) A pressão no interior do pneu de um automóvel não varia com a mudança da temperatura ambiente. 08) Um determinado líquido no interior de uma panela de pressão, sob aquecimento, atingirá maior temperatura a 3000 metros de altura do que se estivesse ao nível do mar. 16) Balões meteorológicos utilizados para levar instrumentos até altitudes elevadas não devem ser cheios com gás hélio até o limite de sua capacidade, porque, ao atingir altas camadas da atmosfera, o gás se expande devido à redução da pressão externa. 03) (UEM) Considere um recipiente A esférico de raio de medida r, um recipiente B cúbico de aresta de medida r, um recipiente C cúbico de aresta de medida 2r e um recipiente D cúbico de aresta de r medida, todos contendo o mesmo número de 4 moléculas de um determinado gás. Assinale o que for correto. 01) Mantendo a mesma temperatura nos recipientes A e C, então a pressão no recipiente C é maior que a pressão no recipiente A. 02) Mantendo a mesma pressão nos recipientes A e B, então a temperatura em A é maior que a temperatura em B. 04) A 0 ºC, as pressões nos recipientes A, B, C e D são nulas. 08) Mantendo a mesma temperatura nos recipientes A e B, então a pressão no recipiente A é menor que a pressão no recipiente B. 16) Mantendo a mesma temperatura nos recipientes A e D, então a pressão no recipiente A e a pressão no recipiente D são iguais. 04) (UEM) Assinale o que for correto. 01) Um gás real tem suas propriedades mais próximas de um gás ideal à medida que tem aumentada a temperatura e diminuída a pressão do sistema que o contém. 02) Para eliminar todo CO de um sistema que o produz na quantidade de 2 mols por segundo, é necessária a adição de 0,25 mols de O 2 por segundo no reator em que ocorre a oxidação do CO. 04) A fórmula E I = 3/2 Nk B T ou E I = 3/2 nrt, em que N é o número de partículas, é adequada para o cálculo da energia interna (E I ) tanto para o gás Ne quanto para N 2 e NH 3. 08) Em um sistema fechado que continha 4 mols do gás oxigênio e 4 mols do gás hidrogênio, adequando-se às condições para ocorrer o máximo de formação de água gasosa, quando a temperatura, após a reação, voltar a se igualar à temperatura inicial do sistema, a pressão final será igual a 3/4 da pressão inicial. 16) Em fase gasosa, a reação N 2 + O 2 ==> 2NO não causa variação de pressão quando executada em um sistema fechado. 1 Valério Lista de Exercicios 05.06.13

05) (UEM) Assinale o que for correto. 01) Considere um gás confinado em um cilindro que contém um pistão, a 27 ºC, ocupando um volume de 350 ml. Mantendo-o à pressão constante e resfriando o sistema para 17 o C, ocorrerá o movimento do pistão devido à expansão do volume para 362 ml. 02) A 23 o C, uma amostra de gás exerce uma pressão de 750 mmhg em um recipiente fechado. Se a temperatura for elevada para 27 o C, a pressão do sistema se eleva para 900 mmhg. 04) Nas CNTP, o volume ocupado por um mol do gás ozônio (O 3 ) é igual a 2/3 do volume ocupado por um mol do gás oxigênio (O 2 ). 08) Nas CNTP, o volume ocupado por 3,01 x 10 22 moléculas do gás He é igual a 1,12 l. 16) Em uma mistura gasosa constituída de 22 g de CO 2 e 64 g de O 2, o gás oxigênio contribui quatro vezes mais que o gás carbônico na pressão total exercida pela mistura gasosa. 06) (UEM) O desenho abaixo representa um recipiente cilíndrico que é aberto na parte superior, hermeticamente fechado na parte inferior e vedado com auxílio de um êmbolo que pode ser deslocado verticalmente. O recipiente contém 4 g do gás H 2 que se encontra a uma temperatura de -73 o C. Considere o H 2(g) um gás ideal e desconsidere a pressão atmosférica e o atrito entre o êmbolo e as paredes do recipiente. Sobre o exposto, assinale o que for correto. (Dados: constante dos gases = 8,314 Pa.m 3 mol -1.K -1, aceleração da gravidade = 10,0 m.s -2,, π = 3,1.) 02) Se a massa do êmbolo fosse igual a 25 Kg, a temperatura do gás deveria ser aproximadamente -92,6 o C para que não houvesse movimento vertical do êmbolo. 04) Ao se elevar a temperatura do gás para 0 o C, o êmbolo se deslocará aproximadamente 4,4 m para cima para manter-se a mesma pressão inicial. 08) Ao se alterar a temperatura para -88 o C, o êmbolo se deslocará para baixo. 16) Ao se aumentar a temperatura e a pressão interna do gás, o êmbolo se deslocará para baixo. 07) (UEM) Assinale o que for correto. 01) A velocidade de efusão do H 2(g) é quatro vezes maior que a do O 2(g). 02) Sabendo-se que a velocidade de difusão de uma gás qualquer G é menor do que a de um gás qualquer E, pode-se concluir que a densidade do gás G é maior. 04) Nas CNTP, a densidade absoluta de um gás M ideal, em g/l, equivale a 22,4 onde M = massa molar. 08) Nas CNTP, uma massa de 8,0 g de gás He ocupará um volume de 89,6l. 16) A pressão de um gás é provocada pelas colisões das moléculas desse gás com as paredes de seu recipiente. 08) (UEM) A respeito dos gases e das leis que regem o seu comportamento, assinale o que for correto. 01) A pressão parcial de um gás em uma mistura é medida por meio de sua fração em quantidade de matéria multiplicada pela pressão total. 02) Em um recipiente fechado contendo um gás, a energia pode ser transferida entre as moléculas do gás durante as colisões, mas a energia cinética média do gás não varia, considerandose a temperatura constante. 04) A lei de difusão de gases de Graham considera que, se existirem dois gases sob condições idênticas, o de maior massa molar difunde-se mais rapidamente. 08) Os gases reais tendem a se comportar como gases ideais a altas pressões. 16) Qualquer mistura de gases pode ser considerada como uma mistura homogênea. 01) Para que o êmbolo não se movimente nem para cima e nem para baixo, sua massa deve ser aproximadamente 27,7 Kg. 2

09) (UEM) Considerando que o volume V (em litros) de um gás submetido a uma certa temperatura T (em Kelvin) e a uma certa pressão P (em atm) varia em função da quantidade real n de matéria (em mol), 0 n 2, segundo uma relação linear, V ( n) = an, em que a é uma constante real, e sabendo que 56 litros é o volume ocupado por 2 mols de gás, assinale o que for correto. 11) (UEM) O manômetro é um aparelho que serve para medir a pressão de um gás. Ele consiste em um tubo em forma de U, aberto nas duas extremidades, contendo em seu interior Hg, conforme ilustrado na figura abaixo. Uma das extremidades está conectada à válvula de saída de gás do botijão. Com relação ao funcionamento desse manômetro, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto. 01) Em um sistema ortogonal de coordenadas cartesianas, o gráfico de V = V ( n), em que 0 n 2, é um segmento da reta que passa pela origem e tem inclinação a = 56. 1 02) O volume ocupado por mol desse gás, 6 nessas condições, é igual a 7 litros. 04) A medida do volume molar do gás é 28 litros. 08) A uma temperatura de 0 o C e a uma pressão de 760 mmhg, o volume molar desse gás é igual a 22,4 litros/mol. 16) O comportamento de um gás real será mais parecido com o comportamento de um gás ideal quanto mais rarefeito estiver esse gás. 10) (UEM) Recentemente, um astrônomo amador conseguiu realizar fotos a cerca de 30 km da superfície da terra, utilizando um pequeno balão que carregava uma máquina fotográfica programada para coletar fotos automaticamente. A respeito dessa afirmação, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) O astrônomo amador poderia utilizar gases, como o hidrogênio, o hélio ou o nitrogênio, para encher e fazer voar o seu balão. 02) Os dirigíveis muito utilizados antigamente em transporte aéreo eram considerados bombas aéreas, pois continham gás hélio, que é extremamente inflamável. 04) Sabendo-se que o astrônomo amador preencheu seu balão com uma quantidade de x gramas de gás hidrogênio, se o mesmo utilizasse 2x gramas desse gás no mesmo balão, este alcançaria uma altura muito maior antes de estourar. 08) Se o astrônomo utilizasse uma mistura de gases em seu balão, essa mistura poderia ser considerada como homogênea. 16) Os balões utilizados na prática de balonismo esportivo alçam vôo devido à queima de gás butano, que causa o aquecimento dos gases do interior do balão, fazendo com que esses gases se tornem menos densos que o ar. 01) Se a pressão atmosférica no local da medida é 710 mmhg, tem-se que a pressão do gás é 2.610 mmhg. 02) Se essa medida fosse realizada ao nível do mar e no topo do monte Everest e, em ambos os casos, a uma temperatura de -5 o C, os valores encontrados para a pressão do gás seriam diferentes. 04) Se, nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), substituíssemos o Hg por água, os valores da altura da coluna no tubo em U seriam diferentes, pois a água possui densidade menor que a do Hg. 08) A elevação ou diminuição da temperatura de todo o sistema (botijão e manômetro) não alterará a diferença entre os níveis do Hg no tubo. 16) Supondo que a massa de 13 kg de gás butano contido no botijão fosse substituída por 13 kg de gás hidrogênio na mesma temperatura, não haveria alteração entre os níveis de Hg no tubo. 3

12) (UEM) Analise os três sistemas abaixo, em que ocorrem variações de pressão, volume e temperatura em um gás, como indicado, e assinale a(s) alternativa(s) correta(s). SISTEMA A SISTEMA B SISTEMA C 01) 02) 04) 08) A transformação que ocorre no sistema A é chamada de isotérmica. Para o sistema A, o valor de PV é constante, em função da variação de pressão. A transformação que ocorre no sistema B é chamada isocórica. O sistema C demonstra a descoberta de Charles e Gay-Lussac. Nesse sistema, sem se alterar o volume, a pressão de certa massa de gás varia linearmente com a variação da temperatura. 16) Transformações isobáricas de um gás ocorrem sem a variação da razão V/T desse gás. 4

13) (UEM) Considere todos os gases descritos abaixo como gases ideais e assinale o que for correto (Dados R = 0,082 atm L K 1 mol 1 ). 01) O volume ocupado por 100 mols de O 2(g) quando comprimido a 100 atm à 25 o C é de, aproximadamente, 24,5 litros. 02) Nas CNTP, um gás de massa molar igual a 75 g/mol possui densidade aproximadamente igual a 30 gramas por litro. 04) Em 30 litros de uma mistura gasosa contendo 19 g de F 2 e 8 g de O 2 a 27 o C, a pressão parcial do O 2 é menor do que a pressão parcial do F 2. 08) As forças de atração e repulsão entre as moléculas gasosas são desprezíveis. 16) Nas mesmas condições experimentais, o gás amônia se difunde mais rapidamente do que o gás cloro. 14) (UEM) Balões vendidos em parques e festas sobem porque são preenchidos com hélio ou hidrogênio. Após algumas horas, esses balões tendem a murchar, pois o gás escapa pela borracha do balão. A esse respeito assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) Hidrogênio e hélio escapam do balão através de um processo chamado difusão de gases. 02) Se um balão fosse preenchido com hidrogênio e hélio, esta mistura de gases seria homogênea. 04) A velocidade de efusão de gases depende somente do meio pelo qual esses gases efundem. 08) A densidade absoluta de um gás pode ser expressa como sendo a razão entre a sua massa molar em gramas e 22,4 litros, nas CNTP. 16) Gás sulfídrico, um gás tóxico, por ser mais denso que o ar, acumula-se junto ao solo quando escapa de seu recipiente. 15) (UEM) Considerando dois recipientes idênticos e hermeticamente fechados A e B, contendo as mesmas quantidades molares dos gases rarefeitos CO 2 e H 2, respectivamente, que possuem a mesma energia cinética média por molécula, assinale o que for correto. 01) A soma da energia cinética média de todas as partículas constitui a energia interna dos gases contidos nos recipientes A e B. 02) Quanto maior a energia cinética média das partículas, maior será a temperatura do gás. 04) Se os gases contidos em A e B estiverem sob o mesmo nível de agitação térmica, a energia interna do gás em A será maior devido à sua massa molar maior. 08) Como o CO 2 possui uma massa molar maior que o H 2, a pressão que ele exerce sobre as paredes do recipiente A é maior que a pressão que o H 2 exerce sobre as paredes do recipiente B. 16) A pressão manométrica exercida pelos gases contidos em A e B sobre as paredes dos respectivos recipientes independe da velocidade média ou da taxa de colisão das moléculas do gás com as paredes do recipiente. 16) (UEM) Um balão metereológico que contém gás hélio, que se comporta como um gás ideal, é lançado na atmosfera terrestre a partir do nível do mar. A 10 km de altitude, o volume do gás contido no balão alcança 400 m 3, enquanto sua pressão e sua temperatura são as mesmas do ambiente 3 externo, ou seja, 4,15 10 N/m 2 e 23 o C. Com base nessas informações e nos dados abaixo, assinale o que for correto. Dados: R = 8,31 J/mol.K e M hélio = 4,0 10 3 kg/mol. 01) O comportamento físico desse gás pode ser analisado empregando-se a equação de Clapeyron e as leis de Boyle-Mariotte e de Charles e Gay-Lussac. 02) O número de mols de átomos de gás contido no balão é de aproximadamente 800. 04) A velocidade média dos átomos do gás no interior do balão, a 10 km de altitude, é de aproximadamente 1.250 m/s. 08) A energia interna do gás independe da temperatura em que ele se encontra. 16) A massa de gás hélio contida no balão é de aproximadamente 3,2 kg. 17) (UEM) Sabendo-se que um recipiente fechado, de capacidade de um litro, contém 10 g de um gás considerado como ideal, a 273 K, assinale o que for correto. Dados: R = 0,082 L.atm/mol.K. 01) Não é possível calcular o valor da pressão exercida pelo gás, pois é preciso saber sua massa molar. 02) Se a massa molar do gás for igual a 10 g/mol, então o volume molar desse gás é igual a 22,4 litros. 04) Ao se dobrar a temperatura do sistema, a pressão também dobra. 08) Se a massa molar do gás for igual a 10 g/mol, sua densidade absoluta, nas CNTP, é igual a 10 g/litro. 16) Para um gás, alterações de temperatura e pressão interferem na sua densidade absoluta exclusivamente através da influência dessas alterações sobre o volume e não sobre a massa. Gabarito: 01) 30 02) 19 03) 10 04) 25 05) 26 06) 15 07) 23 08) 19 09) 28 10) 24 11) 05 12) 27 13) 29 14) 26 15) 03 16) 23 17) 21 5