Química
Fascículo 05
Elisabeth Pontes Araújo
Elizabeth Loureiro Zink
José Ricardo Lemes de Almeida
Índice
Gases ...............................................................................................................................................1
Exercícios............................................................................................................................................4
Gabarito.............................................................................................................................................7
Gases I
Estado gasoso = partículas sem interação
f • Velocidade alta
• Alta energia cinética
Nº de
moléculas
Temperatura
Frio
aN.o de moléculas
acom maior
aenergia
<
<
T ambiente
<
aN.o de moléculas
az<
acom maior
aenergia
Quente
aN.o de moléculas
acom maior
aenergia
1
Leis dos gases
Comportamento dos gases em relação à
variação de temperatura, volume e pressão.
Variação da pressão
com o volume
(Lei de Boyle)
Variação do volume
com a temperatura
(Lei de Charles)
P
P
V
T(K)
T(K)
V
P.V = constante
P.V
= constante
T
2
Variação da pressão
com a temperatura
(Lei de Charles - Gay Lussac)
V
= constante
T
P
= constante
T
Gases II
Equação dos gases perfeitos (Equação de Clapeyron)
R: constante universal dos gases
aPressão é definida como a
aforça por unidade de área
R = 0,082a
atm.L
mol.K
R = 62,3a
mmHg.L
mol.K
R = 8,31a
KaPaadm 3
mol.K
(UNICAMP)
PV
=R
nT
a
an: quantidade de
amatéria
m
an =
M
aT (K) = t (ºC) +273
É importante recordar:
1 dm 3 = 1000 cm 3 = 1L = 1000mL
3
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 T, 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
se ele ocupasse sozinho o volume do recipiente.
(p A e p B )
↓
- Pressão parcial é fração da pressão total.
↓
pA = XA . P
X A = fração molar =
nA
n.o de mols de A
=
n.o de mols total
n A + nB
aMistura de gases
100 mmHg
aPHe = 100 mmHg
VHe = 1L
THe = T
300 mmHg
Hélio
Hidrogênio
1 litro
1 litro
PH2 = 300 mmHg
VH2 = 1L
TH2 = T
Pressão Parcial do He
Pressão Parcial do H2
PHe . VHe pHe . V
=
T
T
PH2 . VH2 pH2 . V
=
T
T
aVHe = V
aPHe = pHe
aVH2 = V
aPH2 = pH2
pHe + pH2 = Ptotal (a T constante)
Relação entre pressão parcial e pressão total
pressão parcial do He pHe . V nHe . R . T
=
=
pressão total
P.V
nt . R . T
nHe
= XHe = fração molar (fração de mols)
nt
a
4
pHe = P . XHe
pressão parcial = Pressão total da mistura multiplicada
pela fração (em mol) do gás.
Exercícios
01. ( FUVEST/97) A figura representa três etapas de uma experiência em que ocorre reação química entre
dois gases incolores ( NO e O2 ), 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 + nO2 → pNxOy, os coeficientes estequiométricos m, n e p deverão ser,
respectivamente:
a.
b.
c.
d.
e.
2,1,1
4,1,2
1,2,1
4,3,2
2,1,2
02. ( FUVEST/99) Certo gás X é formado apenas por nitrogênio e oxigênio. Para determinar sua fórmula
molecular, comparou-se esse gás com o metano (CH4). 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.
b.
c.
d.
e.
NO
N2O
NO2
N2O3
N2O5
03. (FUVEST/99) H2(g) e Cl2(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 Cl2(g) e de HCl(g), após o término da reação?
a.
b.
c.
d.
e.
1
2
3
4
6
5
04. (FUVEST/99) Certo refrigerante é engarrafado, saturado com dióxido de carbono (CO2) a 5°C e 1 atm
de CO2 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 CO2 sair. Nessas condições (30°C e 1 atm), qual o volume aproximado de
CO2 liberado?
Dados: Massa molar do CO2 = 44 g/mol
Volume molar dos gases a 1atm e 30°C = 25 L/mol
Solubilidade do CO2 no refrigerante a 5°C e sob 1atm de CO2 = 3,0 g/L
a.
b.
c.
d.
e.
0,40 L
0,85 L
1,7 L
3,0 L
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 e o do 3 é 9 vezes maior que o do 1.
a. Feito o procedimento acima descrito,
em que frasco haverá menor
quantidade de moléculas de gás?
Justifique.
b. Sendo p2 a pressão final do frasco 2 e
p3 a pressão final no frasco 3, qual
será o valor da relação p2 /p3, 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 (CNTP) 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.
b.
c.
d.
e.
6
H2, nas CNTP
N2, nas CNTP
H2, a –73°C e 2 atm
H2, a 27°C e 1 atm
Uma mistura equimolar de H2 e N2 a 127°C e 1,5 atm
07. (PUC/99) Uma amostra de gás oxigênio ( O2) 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
Gabarito
01. alternativa: e
reage e forma
proporção volumétrica
m NO + n O2 → p NxOy
3 V : 1,5 V : 3 V
2 :
1
:
2
2 NO + O2 → 2 NO2
M=2 n=1
p=2
portanto:
02. alternativa: b
Aplicando o princípio de Avogadro temos:
nX = nCH4
CH4 1 mol —— 16g
n —— 0,32g
X
n = 0,02 mol
0,02 mol —— 0,88g
1 mol —— M
M = 44g/mol correspondente ao N2O
03. alternativa: b
Aplicando PV=nRT
H2 1.1 = n R 298
n(cloro) = 5n (hidrogênio)
Cl2 5.1 = n R 298
Se temos x mol de H2 teremos 5x mol de Cl2
A equação química do processo e´:
H2 + Cl2 → 2 HCl
1mol 1 mol
2mol
x mol x mol
2x mol
Cl2 em excesso: 5x – x = 4 x
Razão: quantidade em mol de Cl2 = 4x = 2
quantidade em mol de HCl
2x
04. alternativa: c
Em 1,0 L de refrigerante temos 3,0g de CO2 dissolvido
44g ——-25 L
3,0g —— x
x = 1,7 L
8
05. Abrindo a torneira que liga os frascos 1 e 2, temos:
P1V1 = PfVf
1.V1 = Pf ( V1+V2) como V1 = 9V2
1 . 9V2 = Pf ( 9V2 + V2)
9V2 = Pf 10V2
Pf = 0,9atm
Frasco 1: P1 = 0,9atm
Frasco 2: P2 = 0,9atm
Abrindo a torneira que liga os frascos 1 e 3, temos:
P1V1 = PfVf
0,9.V1 = Pf ( V1+V3) como V3 = 9V1
0,9 V1 = Pf ( V1 + 9 V1)
0,9 V1 = Pf 10V1
Pf = 0,09atm
Frasco 1: P1 = 0,09atm
Frasco 3: P3= 0,09atm
a. Aplicando PV = nRT temos:
Frasco 1
0,09. 9V2 = n1RT ∴ n1 =
0,81V2
RT
Frasco 2
0,9 . V2 = n2RT ∴ n2 =
0,9 V2
RT
Frasco 3
0,09 . 81V2 = n3RT ∴ n3 =
7,29 V2
RT
Haverá menor quantidade de moléculas no frasco 1
P
0,9atm
b. 2 =
= 10
P3 0,09atm
06. alternativa: c
aeb
1 mol —— 22,4L
n —— 1L
c
PV = nRT
2.1 = n.0,082.200
n = 0,122mol
d
PV = nRT
1.1 = n.0,082.300
n = 0,041atm
e
PV = nRT
1,5.1 = n.0,082.400
n = 0,046mol
n = 0,045mol
Nota: 1mol —— 6.1023 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