Resolução das atividades complementares
Química
2
Q17 — Teoria cinética dos gases
p. 10
1 (Unitau-SP) Se numa transformação isobárica, uma massa gasosa tiver seu volume aumentado de
3 , a temperatura:
4
a) permanecerá constante.
c) diminuirá na proporção de 7 . e) triplicará seu valor.
4
b) aumentará na proporção de 7 . d) duplicará seu valor.
4
Resolução:
Estado inicial:
Estado final:
Vf 5 V  3 V
4
Tf 5 ?
Vi 5 V
Ti 5 T
7 V
V 5 4
Ti
Tf
Tf 5 7 Ti
4
A temperatura final (Tf ), portanto, aumentará na proporção de 1  7
4
Alternativa b.
2 (Vunesp-SP) O volume de uma massa fixa de gás ideal, à pressão constante, é diretamente
proporcional à:
a) concentração do gás.
b) pressão atmosférica.
c) densidade do gás.
d) temperatura absoluta.
Resolução:
Alternativa d.
e) massa molar do gás.
3 (UFES) O volume V de um gás ideal é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta, medida
em Kelvin, representado por K.
Se V 5 1 500 cm3 quando T 5 300 K, qual será a temperatura quando o volume for 2 500 cm3?
Qual será o volume quando a temperatura for 200 K? Esboce um gráfico que represente a relação entre V e T.
Resolução:
Cálculo da temperatura quando o volume for 2 500 cm3:
Vi
V
5 f
Ti
Tf
1 500
2 500
5
300
Tf
Tf 5 500 K
Cálculo do volume quando a temperatura for 200 K:
Vi
V
5 f
Ti
Tf
V
1 500
5 f
300
200
Vf 5 1 000 cm3
Esboço do gráfico (V 3 T) para uma transformação isobárica:
V
T
4 (Fatec-SP) Dois cilindros metálicos iguais contêm gases comprimidos em grau de elevada pureza,
sendo que um deles contém 8 m3 de gás nitrogênio, e o outro, 8 m3 de gás hidrogênio. Considerando que os
dois cilindros estão armazenados nas mesmas condições ambientais, podemos afirmar que
Dados: Massas atômicas H 5 1,0 e N 5 14,0
a) a massa de gás armazenado é a mesma.
b) a pressão do cilindro contendo nitrogênio é maior.
c) o número de moléculas é o mesmo.
d) a velocidade média das moléculas dos dois gases é igual.
e) a temperatura interna dos cilindros é menor que a temperatura ambiente.
Resolução:
Pela lei de Avogadro: “Volumes iguais de gases, sob mesmas condições de temperatura e pressão,
encerram o mesmo número de moléculas”.
Alternativa c.
5 Um cilindro fechado, dotado de um êmbolo que pode se deslocar sem atrito, contém inicialmente gás
nitrogênio ocupando um volume igual a 180 cm3, sob pressão de 150 000 Pa, a 27 °C.
A que temperatura, em °C, o gás deve ser levado para que seu volume se reduza para 120 cm3, mantendo-se
a pressão constante? Esquematize o gráfico dessa transformação.
Resolução:
Vi
V
5 f
Ti
Tf
180 5 120
300
Tf
Tf 5 200 K
t f 5  73 °C
Esboço do gráfico correspondente a esse tipo de transformação (isobárica):
P
T
6 (ITA-SP) Na respiração normal de adulto, em um minuto, são inalados 4,0 L de ar, medidos a 25 °C e
1 atm de pressão. Um mergulhador a 43 m abaixo do nível do mar, onde a temperatura é de 25 °C e a pressão
de 5 atm, receberá a mesma massa de oxigênio se inalar:
a) 4,0 L de ar.
c) 3,2 L de ar.
e) 20 L de ar.
b) 8,0 L de ar.
d) 0,8 L de ar.
Resolução:
1 4
5  V
5
; V 5 0,8 L
298
298
Alternativa d.
7 Um recipiente fechado, dotado de êmbolo que pode se des­locar sem atrito, continha gás oxigênio
ocupando um volume de 9 L a 25 °C e 210 kPa. Diminuindo-se a pressão no recipiente para 70 kPa:
a) Qual o valor do volume que passa a ser ocupado pelo gás nessa mesma temperatura?
b) Qual o tipo de transformação que ocorreu?
c) Esboce um gráfico correspondente à transformação gasosa ocorrida.
Resolução:
a)
Pi
P
5 f
Vi
Vf
210 5 70
9
Vf
Vf 5 3 L
b) Ocorreu uma transformação isotérmica (temperatura constante).
c) P
V
8 (UFPE) Um balão cheio com ar quente sobe a grandes altitudes porque:
a) as moléculas do ar quente são menores do que as moléculas do ar na temperatura ambiente.
b) dentro do balão há menos moléculas de ar por unidade de volume.
c) as moléculas do ar quente são maiores do que as moléculas do ar na temperatura ambiente.
d) as moléculas do ar quando aquecidas são rompidas, formando átomos mais leves e diminuindo a
densidade do ar.
e) as moléculas do ar quando aquecidas formam agregados, aumentando o espaço vazio entre elas.
Resolução:
O aumento da temperatura faz com que o ar presente dentro do balão sofra uma expansão. Como
conseqüência haverá uma diminuição de densidade. O interior do balão passará a ter menor número
de moléculas de ar por unidade de volume.
Alternativa b.
9 (FEI-SP) A densidade absoluta do gás sulfídrico (H2S) aumentará quando:
a) a pressão diminuir.
b) a temperatura diminuir.
c) a temperatura aumentar.
d) a variação de pressão não afetará a densidade absoluta.
e) a concentração de H2S aumentar.
Resolução:
A diminuição da temperatura provoca uma diminuição de volume. Uma determinada massa de gás
que tem seu volume diminuído terá, por conseqüência, sua densidade aumentada.
Alternativa b.
10 (UFMG) Um balão de borracha, como os usados em festas de aniversário, foi conectado a um tubo de
ensaio, que foi submetido a aquecimento. Observou-se, então, que o balão aumentou de volume.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que o aquecimento
a) diminui a densidade do gás presente no tubo.
c) aumenta o tamanho das moléculas de gás.
b) transfere todo o gás do tubo para o balão.
d) aumenta a massa das moléculas de gás.
Resolução:
Com o aumento da temperatura, a densidade do ar presente no tubo de ensaio diminui. Parte desse
ar passa para o balão, fazendo com que o volume deste aumente.
Alternativa a.
Resolução das atividades complementares
Química
2
Q18 — Equação geral dos gases
p. 14
1 (UFBA) Determinado gás, a 50 °C, exerce uma pressão de 90 atm em um recipiente de 300 mL.
Determine, em atm, a pressão que esse mesmo gás, a 100 °C, exerceria em um recipiente de 500 cm3.
Expresse o resultado desprezando a parte decimal. 62 atm.
Resolução:
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
P  500
90  300
5 f
323
3733
Pf 5 62,4 atm
Resposta: 62 atm
2 Um gás ideal está contido num recipiente de 10 L a 2 atm e 300 K. Qual o novo volume ocupado por
esse gás se a pressão aumentar de 3 atm e a temperatura aumentar a 400 K? 5,3 L.
Resolução:
Estado inicial do gás
Estado final do gás
10 L
Vf
2 atm
5 atm
300 K
400 K
Pi  Vi
PV
5 f f
Ti
Tf
5  Vf
2  10
5
300
400
Vf 5 5,3 L
3 (PUC-RJ) Uma amostra de gás, a 327 °C e 120 atm de pressão, ocupa um recipiente de 10 L. Qual é a
variação de temperatura que se deve efetuar para que a pressão seja de 20 atm quando se transferir este gás
para um recipiente de 40 L? O gás deve ser resfriado de 327 °C para 127 °C.
Resolução:
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
120  10
20  40
5
600
Tf
Tf 5 400 K
Tf 5 127 °C
O gás deve ser resfriado, portanto, de 327 °C para 127 °C.
4 Se 50 litros de um gás ideal a 127 °C e 1,00 atm são simultaneamente aquecidos a 227 °C e
comprimidos a 2,00 atm, qual é o volume final do gás? 31,25 L.
Resolução:
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
2  Vf
1  50
5
400
500
Vf 5 31,25 L
5 (UFPE) Uma certa quantidade de gás ideal ocupa 30 litros à pressão de 2 atm e à temperatura de 300 K.
Que volume passará a ocupar se a temperatura e a pressão tiverem seus valores dobrados? O volume não será
alterado.
Resolução:
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
4  Vf
2  30
5
300
600
Vf 5 30 L
O volume, portanto, não será alterado.
6 40 L de dióxido de carbono (CO2) estão sob pressão de 2 atm a 27 °C. Qual o novo volume ocupado
quando a pressão aumenta a 4 atm e a temperatura aumenta de 100 °C? 26,7 L.
Resolução:
Estado inicial
Pi 5 2 atm
Estado final
Pf 5 4 atm
Vi 5 40 L
Vf 5 ?
Ti 5 300 K
Tf 5 400 K
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
4  Vf
2  40
5
300
400
Vf 5 26,7 L
7 Um recipiente de 100 L contém oxigênio (O2) a 27 °C sob pressão de 5 atm. Todo esse gás deve
ser transferido para outro recipiente de modo que exerça uma pressão de 2 atm a 127 °C. Qual deve ser o
volume desse recipiente? 333,4 L.
Resolução:
Estado inicial
Pi 5 5 atm
Estado final
Pf 5 2 atm
Vi 5 100 L
Vf 5 ?
Ti 5 300 K
Tf 5 400 K
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
2  Vf
5  100
5
300
400
Vf 5 333,4 L
8 Um pneu de bicicleta que apresenta volume interno 2,0 L foi calibrado com nitrogênio gasoso (N2) a
27 °C até atingir uma pressão interna de 4,0 atm.
7,3 L.
Qual o volume que o nitrogênio usado ocuparia nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP)?
Resolução:
Estado inicial
Pi 5 4,0 atm
Estado final
Pf 5 1,0 atm
Vi 5 2,0 L
Vf 5 ?
Ti 5 300 K
Tf 5 273 K
Pi  Vi
P  Vf
5 f
Ti
Tf
1,0  Vf
4,0  2,0
5
300
273
Vf 5 7,3 L (aproximadamente)
Resolução das atividades complementares
Química
2
Q19 — Equação de Clapeyron
p. 19
1 (Vunesp-SP) No início do século passado, foram desenvolvidas diversas armas químicas, dentre as
quais o gás fosgênio. Sabe-se que 9,9 g deste gás ocupam 2,24 L, nas condições normais de temperatura e
pressão, e que é constituído apenas por átomos de carbono, oxigênio e cloro. Dadas as massas molares
C 5 12 g ? mol21; O 5 16 g ? mol21 e C, 5 35,5 g ? mol21, a fórmula mínima correta para este gás é:
c) CO3C,.
e) CO2C,2.
a) C2OC,2.
d) COC,2.
b) C2OC,.
Resolução:
9,9 g
2,24 L
1 mol de fosgênio
22,4 L
M
M 5 99 g
Massa molar do fosgênio: 99 g ? mol21
A massa molar encontrada corresponde à fórmula: COC2
Alternativa d.
2 (UFRGS-RS) Um extintor de incêndio contém 4,4 kg de CO2. O volume máximo de gás que é liberado
na atmosfera, a 27 °C e 1 atm, é, em litros:
a) 0,229
c) 24,6
e) 2 460
b) 2,46
d) 229,4
Resolução:
Massa molar do CO2: 44 g/mol
PV 5 m ? RT
M
4 400
1? V 5
? 0,082 ? 300
44
V 5 2 460 L
Alternativa e.
3 (Cesesp-PE) No comércio se encontra o oxigênio, comprimido à pressão de 130 atm, em cilindros
de aço de 40 L. Quantos quilogramas de oxigênio existem no cilindro? (Massa atômica do oxigênio 5 16;
temperatura ambiente 5 25 °C)
a) 5,2
c) 19,7
e) 3,4
b) 2,1
d) 6,8
Resolução:
Massa molar do oxigênio (O2): 32 g/mol
PV 5 m ? RT
M
PVM
m5
RT
130 ? 40 ? 32
m5
0,082 ? 298
m 5 6 810 g ou 6,8 kg
Alternativa d.
4 (Cesgranrio-RJ) Num tanque de gás, havia 8,2 m3 de oxigênio a 223 °C e 2 atm de pressão. Tendo
ocorrido um vazamento, verificou-se que a pressão diminuiu em 0,5 atm. Que massa de oxigênio foi perdida,
sabendo-se que a temperatura permaneceu constante?
a) 0,6 kg
c) 19,2 kg
e) 32,0 kg
b) 6,4 kg
d) 25,6 kg
Resolução:
2 ? V 5 n1 R T
21,5 ? V 5 n 2 R T
0,5 V 5 Dn R T; 0,5 ? 8 200 5 Dn ? 0,082 ? 250; Dn 5 200
Dn é a quantidade de matéria de gás oxigênio perdido no vazamento..
n 5 n ; m 5 n ? M; n 5 200 ? 32 5 6 400 g ou 6,4 kg de oxigênio.
M
Alternativa b.
5 (PUC-RJ) Um reator foi projetado para operar em temperatura de 127 °C e suportar altas pressões
gasosas. Por questões de segurança, foi instalada uma válvula de alívio que abre quando a pressão ultrapassa
10 atm.
a) Calcule o volume deste reator sabendo que ele tem capacidade para conter 5 mol de nitrogênio nestas
condições. 16,4 L.
b) Uma amostra de gás, a 327 °C e 120 atm de pressão, ocupa um recipiente de 10 L. Qual a variação de
temperatura que se deve efetuar para que a pressão seja de 20 atm quando se transferir este gás para um
recipiente de 40 L? A temperatura deve passar de 327 °C (600 K) para 127 °C (400 K).
Resolução:
a) PV 5 n ? RT
10 V 5 5 ? 0,082 ? 400
V 5 16,4 L
b) P1 5 120 atm
V1 5 10 L
T1 5 600 K
P2 5 20 atm
V2 5 40 L
T2 5 ?
PV
P1V1
5 2 2
T1
T2
120 ? 10
20 ? 40
5
600
T2
5
400
K
T2
A temperatura deve passar de 327 °C (ou 600 K) para 400 K (ou 127 °C).
6 (FEI-SP) A massa de um balão de vidro é igual a 110,11 g depois que todo o ar foi removido. Quando
cheio com gás oxigênio à pressão atmosférica e temperatura ambiente, sua massa é igual a 111,56 g. Quando
cheio com um gás A à pressão atmosférica e temperatura ambiente, sua massa é igual a 113,01 g. Qual a
massa molecular do gás A? 64 u.
Resolução:
Massa de oxigênio (O2) presente no balão:
Massa de A:
111,56 (balão com oxigênio)
2
110,11 (balão)
1,45 g de oxigênio
113,01
2
110,11
2,90 g de A
Dois recipientes de mesmo volume sob mesmas condições de temperatura e pressão encerram o
mesmo número de moléculas e, portanto, a mesma quantidade de matéria:
n A 5 noxigênio
m
mA
5 oxigênio
MA
Moxigênio
2,90
1,45
5
MA
32
M A 5 64 u.
7 (Vunesp-SP) Durante o transporte de etano gasoso em um caminhão-tanque com capacidade de
12,3 m3, à temperatura de 223 °C, houve um acidente e verificou-se uma queda de pressão de 0,6 atm.
Admitindo-se a temperatura constante, calcular a massa do etano perdida no ambiente.
Dados: etano (C2H6); R 5 0,0821 atm ? L ? mol21 ? K21 10 788 g.
Resolução:
P1V 5 n1RT
2P2V 5 n 2RT
DPV 5 Dn RT
0,6 ? 12 300 5 Dn ? 0,0821 ? 250
Dn 5 359,6 mol de etano (C2H6  massa molar 5 30 g/mol) foram perdidos
m 5 359,6 ? 30 5 10 788 g
8 (Vunesp-SP) Um balão leve, de volume fixo, flutua no ar quando preenchido com gás hélio à
temperatura ambiente. O mesmo balão pode flutuar no ar se for preenchido com ar aquecido e gases
quentes produzidos pela queima de C4H10.
Conhecendo as massas molares, em g/mol: ar 5 29 (valor médio), He 5 4, C 5 12, N 5 14 e O 5 16, a
explicação para o fato de o balão preenchido pela mistura gasosa aquecida flutuar no ar é:
a) os produtos CO2 e H2O, formados na combustão do C4H10, são menos densos que o ar.
b) com o consumo de O2 do ar na combustão do C4H10, ocorre a formação de hélio gasoso.
c) com o consumo de O2 do ar na combustão do C4H10, só resta N2 em seu interior.
d) com o aquecimento, as moléculas de C4H10 sofrem decomposição, formando H2.
e) como os gases no interior do balão estão bem mais quentes que o ar que o circunda, ocorre diminuição
do número total de mols dos gases nele contidos, tornando o balão menos denso que o ar.
Resolução:
Para que um balão cheio de gás flutue, é necessário que a densidade do gás no interior do balão seja
menor que a densidade do ar que circunda o balão. Pode-se conseguir isto introduzindo no balão um
gás de baixa massa molar (baixa densidade), como é o caso do He, ou aumentando-se a temperatura
dos gases que se encontram no interior do balão:
P ? M
d 5
R ? T
A densidade é inversamente proporcional à temperatura absoluta. Aumentando-se a temperatura a
densidade do gás diminui.
Alternativa e.
9 (FEI-SP) As águas poluídas do Rio Tietê liberam, entre outros poluentes, o gás sulfídrico (H2S). Um
dos maiores problemas causados por esse gás é o ataque corrosivo aos fios de cobre das instalações elétricas
existentes junto a esse rio. O gás sulfídrico é mais denso que o ar e, assim, concentra-se mais próximo
ao solo. Considerando a massa molar média do ar igual a 28,9, a densidade do H2S em relação ao ar, nas
mesmas condições de temperatura e pressão, será aproximadamente:
a) 0,9
c) 2,4
e) 5,0
b) 1,2
d) 4,8
Resolução:
dH2S
MH2S
5
5 34 5 1,18
dar
M ar
28,9
Alternativa b.
10 (UnB-DF) Para que um balão suba, é preciso que a densidade do gás dentro do balão seja menor
que a densidade do ar. Consultando os dados da tabela abaixo, pode-se afirmar que, à mesma temperatura e
pressão, o melhor gás para esse fim é:
Gás
a) H2
b) He
Massa
molar (g/mol)
Temperatura (K)
He
4
373
Ne
20
373
H2
2
373
O2
32
373
c) Ne
d) O2
Resolução:
A densidade de um gás é tanto menor quanto menor a sua massa molar.
Alternativa a.
11 (Fatec-SP) Cilindros contendo os gases hidrogênio (H2), metano (CH4), etano (C2H6), monóxido
de carbono (CO) e butano (C4H10) estão armazenados inadequadamente em local rebaixado, com pouca
ventilação. No caso de haver vazamento nos cilindros um dos perigos é o acúmulo de gás nas partes
inferiores, resultando numa atmosfera explosiva e/ou pobre de oxigênio. Entre os gases citados aquele que
tenderia a se acumular nas partes inferiores do local é o:
Dado: massa molecular média do ar 5 30 (aproximadamente 20% de O2 e 78% de N2)
a) etano.
c) hidrogênio.
e) monóxido de carbono.
b) metano.
d) butano.
Resolução:
Nas camadas mais baixas da atmosfera ficam os gases de maior densidade (maior massa molar).
Alternativa d.
p. 20
12 (Mack-SP) O gás hidrogênio foi utilizado no início do século XX em balões conhecidos por Zeppelins.
Atualmente, balões de publicidade e balões para crianças são enchidos com gás hélio.
Relativamente ao gás hélio, é incorreto afirmar que:
a) tem densidade maior que o ar atmosférico.
b) sua massa molar é maior do que a do gás hidrogênio.
c) é um gás não-inflamável.
d) tem fórmula molecular He.
e) é um gás mais denso do que o gás hidrogênio.
Resolução:
A densidade de um gás é diretamente proporcional a sua massa molar. A massa molar do He é 4,0 g/mol,
enquanto a massa molar média do ar atmosférico é 29 g/mol.
O He por ser um gás não inflamável, tem sido usado em balões no lugar do H2.
Alternativa a.
13 (Fatec-SP) O gás natural, constituído principalmente de metano (CH4), está sendo utilizado como
combustível para automóveis e outros veículos. O gás natural é mais seguro para essa utilização do que o
gás liqüefeito de petróleo – GLP (mistura de propano – C3H8 – e butano – C4H10). Sobre isso, fazemos as
seguintes afirmações:
I. Em caso de vazamento, o gás natural tende a subir e se dispersar na atmosfera, enquanto o GLP tende a se acumular junto ao solo, aumentando o risco de explosão.
II. O gás natural é menos denso que o ar, enquanto o GLP é mais denso.
III. O gás natural é menos corrosivo para os tanques de combustível que o GLP devido a sua baixa massa molar.
Dados: massas molares (g/mol):
CH4
16
Ar (valor médio)
28,8
Propano
44
Butano
58
Dessas afirmações, são corretas:
a) apenas I.
c) apenas III.
e) I, II e III.
b) apenas I e II.
d) apenas II e III.
Resolução:
Alternativa b.
O metano - CH4 - tem massa molar inferior à massa molar média do ar. Isso faz com que o gás
natural (formado principalmente de CH4) seja menos denso que o ar e tenda a subir na atmosfera.
Já o propano - C3H8 e o butano - C4H10 têm massas molares superiores à massa molar média do ar.
Isso faz com que o GLP (formado por uma mistura desses gases) se acumule na parte inferior da
atmosfera.
Os gases citados não são corrosivos.
Alternativa b.
Resolução das atividades complementares
Química
2
Q20 — Misturas gasosas
p. 24
1 (Fuvest-SP) Na câmara de explosão de um motor, uma mistura gasosa de octano e ar, na proporção
respectivamente de 4 volumes para 276 volumes, é submetida a uma pressão de 28 atmosferas, antes
de reagir sob a ação de faísca. Calcule a pressão parcial do oxigênio nessa mistura. Considere que o ar
atmosférico contém 20% em mol de oxigênio. 5,52 atm.
Resolução:
4 volumes de octano
Xoxigênio 5 55,2  280 5 0,197
p5P?X
p 5 28 ? 0,197 5 5,52 atm
276 volumes de ar
55,2 volumes de O2
2 (Fuvest-SP) Massas exatamente iguais de água e etanol foram vaporizadas em uma câmara
previamente evacuada. Supondo que os vapores tenham comportamento de gás ideal, explique qual é a
relação entre os valores das pressões parciais destas substâncias no interior da câmara. (massas molares:
água 5 18 g/mol; etanol 5 46 g/mol)
Resolução:
págua V 5 m RT
18
petanol V 5 m RT
46
págua
5 23
petanol
9
3 (UFPE) O ideal é que a pressão parcial do oxigênio no pulmão seja de 0,20 atm. Um mergulhador,
que está sujeito a altas pressões, deve dosar o gás que respira para manter a pressão parcial de oxigênio neste
valor. Se ele estiver mergulhando a uma profundidade em que a pressão seja de 2,5 atm, qual deve ser a
fração molar de oxigênio numa mistura oxigênio/nitrogênio para que ele possa respirar sem dificuldades?
0,08.
Resolução:
pO 5 P ? XO
2
2
0,20 5 2,5 ? XO
XO 5 0,08
2
2
Esse resultado indica que, para que o mergulhador possa respirar sem dificuldade, a % de oxigênio
na mistura deve ser de 8%.
4 (Uneb-BA) Um cilindro metálico contém 75% de moléculas de nitrogênio e 25% de moléculas de
gás carbônico, à temperatura de 25 °C. Se a pressão total da mistura for 1,2 atm, é possível afirmar que a
pressão parcial do nitrogênio, em atmosfera, vale
a) 1,1
c) 0,45
e) 0,25
b) 0,90
d) 0,30
Resolução:
Fração em quantidade de matéria de nitrogênio (XN ): 0,75
2
Fração em quantidade de matéria de gás carbônico (XCO ): 0,25
2
Cálculo da pressão parcial do nitrogênio:
p 5 P ? X
p 5 1,2 ? 0,75 5 0,90 atm
Alternativa b.
5 (Unicamp-SP) 1,0 litro de nitrogênio líquido, N2(,), foi colocado num recipiente de 30,0 litros, que
foi imediatamente fechado. Após a vaporização do nitrogênio líquido, a temperatura do sistema era de 27 °C.
a) Qual foi a massa de nitrogênio colocada no recipiente? 810 g.
b) Qual será a pressão final dentro do recipiente? Considere que a pressão do ar originalmente presente no
recipiente é de 1,0 atm. 24,7 atm.
(Dado: densidade do N2(,) a 2196 °C 5 0,81 g/cm3)
Resolução:
a) 1 cm3 de N2 líquido
1 000 cm3 (1 L)
0,81 g
x
x 5 810 g
b) pnitrogênio ? 30 5 810 ? 0,082 ? 300
28
pnitrogênio 5 23,7 atm
par
Ptotal
5 1,0 atm
5 24,7 atm
6 (PUC-SP) Uma mistura de N2 e vapor d’água foi introduzida num recipiente que continha um agente
secante. Imediatamente após a introdução da mistura, a pressão era de 750 mmHg. Depois de algumas
horas, a pressão atingiu o valor estacionário de 735 mmHg. Pedem-se:
a) A composição em porcentagem molar da mistura original. 2,0% de vapor de água. 98,0% de nitrogênio.
b) O volume do frasco, sabendo-se que o agente secante aumenta seu peso em 0,150 g, e que o volume
ocupado pelo agente secante pode ser desprezado. 10,1 L.
Resolução:
a) pvapor de água 5 15 mmHg
P 5 750 mmHg
pvapor de água 5 P ? Xvapor de água
15 5 750 ? X
X 5 0,02 (fração em quantidade de matéria do vapor de água na mistura gasosa)
% molar 5 100 ? X 5 2,0% de vapor de água
98,0% de nitrogênio
b) Massa de água: 0,150 g
Quantidade de matériia de vapor de água:
0,150
5 0,0083 mol de água
18
p?V5n?R?T
15 ? V 5 0,0083 ? 62,3 ? 293
V 5 10,1 L
7 (UFF-RJ) Um anestésico pode ser preparado através da mistura gasosa de ciclopropano (C3H6, massa
molar 5 42 g/mol) e oxigênio (O2, massa molar 5 32 g/mol).
Se um cilindro de gás é preparado com ciclopropano e oxigênio apresentando pressões parciais de 171 mmHg
e 570 mmHg, respectivamente, determine a razão do número de mol de ciclopropano para o número de mol de
oxigênio. 0,23 ou 0,30.
0,77
Resolução:
Pressão total do sistema (P) 5 171 1 570 5 741 mmHg.
pciclopropano 5 P ? Xciclopropano
171 5 741 ? Xciclopropano
Xciclopropano 5 0,23
Xoxigênio 5 1 2 0,23 5 0,77
Portanto, para cada 1 mol da mistura ........ 0,23 mol correspondem a ciclopropano ...... 0,77 mol
correspondem a oxigênio.
0,23
5 0,30
A razão é
0,77
8 (PUC-RJ) O gás natural, embora também seja um combustível fóssil, é considerado mais limpo do
que a gasolina, por permitir uma combustão mais completa e maior eficiência do motor. Assim, um número
crescente de táxis rodam na cidade movidos por este combustível. Estes veículos podem ser reconhecidos
por terem parte de seu porta-malas ocupado pelo cilindro de aço que contém o gás. Um cilindro destes, com
volume de 82 litros, foi carregado em um posto numa temperatura de 27 °C, até uma pressão de 6 atm.
Qual a massa de gás natural nele contida, considerando o gás natural formado (em mol) por 50% de metano
(CH4) e 50% de etano (C2H6)? 460 g.
Resolução:
PV 5 n ? RT
6 ? 82 5 n ? 0,082 ? 300
n 5 20 mol
Portanto, há 10 mol de CH4 (160 g) e 10 mol de C2H6 (300 g).
Massa total: 460 g
9 (Uneb-BA) Um recipiente fechado contém uma mistura constituída de 50% em massa de metano (CH4)
e 50% em massa de hélio (He). Qual a proporção entre as pressões parciais do gás hélio e do gás metano?
c) 3  1
e) 5  1
a) 1  1
d) 4  1
b) 2  1
Resolução:
Para cada 100 g da mistura gasosa há: 50 g de CH4 e 50 g de He
Quantidade de matéria de cada componente em 100 g da mistura gasosa:
CH 4: n 5 m
M
n 5 50 5 3,12 mol
16
He: n 5 m
M
n 5 50 5 12,5 mol
4
Total: 15,6 mol
Fração em quantidade de matéria de cada gás:
n(CH 4)
CH 4: n 5
n
3,12
5 0,2
15,6
He: 1 2 0,2 5 0,8
Pressões parciais:
CH4: p(CH4) 5 P ? 0,2
He: p(He) 5 P ? 0,8
Portanto, a relação entre as pressões parciais de hélio e metano é 0,8 P : 0,2 P ou 4 : 1.
Alternativa d.
Resolução das atividades complementares
Química
2
Q21 — Difusão e efusão
p. 29
1 (Enem-MEC) Os seres humanos podem tolerar apenas certos intervalos de temperaturas e umidade
relativa (UR), e, nessas condições, outras variáveis, como os efeitos do Sol e do vento, são necessárias para
produzir condições confortáveis, nas quais as pessoas podem viver e trabalhar.
O gráfico mostra esses intervalos e a tabela mostra temperaturas e umidades relativas do ar de duas cidades,
registradas em três meses do ano.
Temperatura (�C)
40
Umidade relativa (%)
35
Março
Maio
Outubro
T (ºC) UR (%) T (ºC) UR (%) T (ºC) UR (%)
Ideal com vento
30
25
Ideal
20
15
Campo Grande
25
82
20
60
25
58
Curitiba
27
72
19
80
18
75
Ideal com sol
10
5
0
�5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Umidade relativa (%)
Com base nessas informações, pode-se afirmar que condições ideais são observadas em
a) Curitiba com vento em março, e Campo Grande, em outubro.
b) Campo Grande com vento em março, e Curitiba com sol em maio.
c) Curitiba, em outubro, e Campo Grande com sol em março.
d) Campo Grande com vento em março, Curitiba com sol em outubro.
e) Curitiba, em maio, e Campo Grande, em outubro.
Resolução:
Em Curitiba com vento em março, a temperatura está a 27 °C e a umidade relativa do ar está 72%
(valor indicado no gráfico dentro da faixa do ‘ideal com vento’, para essa temperatura).
Em Campo Grande em outubro a temperatura está a 25 °C e a umidade relativa do ar 58% (valor
indicado no gráfico como ‘ideal’).
Alternativa a.
p. 30
2 (UEL-PR) De acordo com a lei da efusão dos gases de Graham:
“A velocidade com que um gás atravessa um pequeno orifício é proporcional à velocidade molecular média
que por sua vez é inversamente proporcional a M, sendo M a massa molar do gás”.
Considere um recipiente contendo igual quantidade, em mols, das seguintes substâncias no estado gasoso e
nas mesmas condições de pressão e temperatura:
H2S (cheiro de ovo podre);
(CH3)2O (cheiro de éter);
SO2 (cheiro do gás produzido ao riscar um palito de fósforo).
Ao abrir pequeno orifício no recipiente, os gases devem ser sentidos na seguinte seqüência:
c) SO2, H2S e (CH3)2O
e) (CH3)2O, SO2 e H2S
a) H2S, SO2 e (CH3)2O
d) SO2, (CH3)2O e H2S
b) H2S, (CH3)2O e SO2
Resolução:
A velocidade de efusão de um gás é inversamente proporcional a sua massa molar. Portanto, o gás
de menor massa molar deverá sair primeiro: H2S (massa molar 34 g/mol). O segundo a sair é o que
apresenta massa molar intermediária: (CH3)2O (massa molar 62 g/mol). O último a sair é o que
apresenta massa molar maior: SO2 (massa molar 64 g/mol).
Alternativa b.
3 (UFBA) Dois balões de borracha iguais, denominados A e B, são inflados com He e CO2,
respectivamente, até adquirirem o mesmo volume, a mesma pressão interna e temperatura. Considerandose estas informações e sabendo-se que a massa molar aparente do ar é 28,96 g/mol, é correto afirmar:
a) Apenas o balão B subirá à atmosfera.
b) A quantidade de átomos de hélio no balão A será igual à quantidade de moléculas de CO2 no balão B.
c) A massa do balão A será maior do que a massa do balão B.
d) O balão A subirá à atmosfera e seu volume diminuirá com o aumento da altitude.
e) O balão B murchará antes do balão A.
Resolução:
Segundo o princípio de Avogadro, “volumes iguais de gases quaisquer, nas mesmas condições de
pressão e temperatura encerram o mesmo número de moléculas.”
Como o hélio é uma espécie monoatômica, pode-se dizer que o número de moléculas de CO2 é igual
ao número de átomos de He.
Alternativa b.
4 (Mack-SP) Difusão é a propriedade de duas ou mais substâncias formarem, espontaneamente, entre
si, uma mistura homogênea. Essa propriedade ocorre quando:
a) o odor de um perfume contido em um frasco aberto se espalha num ambiente.
b) o óleo diesel é derramado acidentalmente em uma lagoa.
c) um prego exposto ao ar enferruja.
d) a areia carregada pelo vento forma uma duna.
e) gases hidrogênio e oxigênio reagem, formando água.
Resolução:
As substâncias voláteis presentes no perfume e a atmosfera formam, espontaneamente, uma mistura
homogênea.
Alternativa a.
5 Qual dos gases abaixo apresenta maior velocidade de efusão?
a) Metano (CH4)
b) Nitrogênio (N2)
c) Dióxido de carbono (CO2)
d) Neônio (Ne)
e) Dióxido de enxofre (SO2)
Resolução:
O gás que apresenta menor massa molar apresenta, também, maior velocidade de efusão.
Alternativa d.
6 Responda:
a) Por que uma bexiga de aniversário (balão de borracha) cheia de gás, murcha com o passar do tempo?
b) Duas bexigas A e B contêm, respectivamente, hélio (He) e dióxido de carbono (CO2). Qual delas murchará
primeiro? Justifique sua resposta.
Resolução:
a) Uma bexiga cheia de um determinado gás ou de ar murcha porque as moléculas dos gases
atravessam os pequenos orifícios da bexiga (difusão gasosa).
b) A bexiga de Hélio (He) murchará primeiro. Isso ocorre porque o He apresenta menor massa
molar que o dióxido de carbono e, portanto, tem maior velocidade de difusão.
Resolução das atividades complementares
Química
2
Q22 — Cálculo estequiométrico
p. 34
1 (Fatec-SP) A quantidade de dióxido de enxofre liberada em uma fundição pode ser controlada
fazendo-o reagir com carbonato de cálcio, conforme a reação representada a seguir:
2 CaCO3(s) 1 2 SO2(g) 1 O2(g) → 2 CaSO4(s) 1 2 CO2(g)
Supondo um rendimento de 100% dessa reação, a massa mínima de carbonato de cálcio necessária para
absorver uma massa de 3,2 toneladas de SO2, também expressa em toneladas, é:
a) 3,2
c) 0,5
e) 10,0
b) 6,4
d) 5,0
Resolução:
2 mol de CaCO3
200 g de CaCO3
x
x 5 5,0 t de CaCO3
Alternativa d.
2 mol de SO2
128 g de SO2
3,2 t
2 (Fatec-SP) A metanfetamina, uma substância usada como medicamento, é eliminada do organismo
por meio de uma série de reações. O processo global pode ser representado pela reação com O2, conforme
mostra a equação:
4 C10H15N 1 55 O2 → 40 CO2 1 30 H2O 1 2 N2
A quantidade de oxigênio, em miligramas, necessária para reagir completamente com 12 mg desse
medicamento é, aproximadamente,
Massas molares (g/mol): C10H15N 5 149; O2 5 32.
a) 440
c) 110
e) 35
b) 165
d) 55
Resolução:
4 mol de C10H15N
4 ? 149 g de C10H15N
12 mg de C10H15N
x 5 35 mg de O2
Alternativa e.
55 mol de O2
55 ? 32 g de O2
x
3 (UFAL) O mercúrio utilizado nos termômetros clínicos é obtido pela reação entre cinábrio (minério
constituído principalmente por HgS) e oxigênio (O2). Para produzir 201 g de mercúrio, a massa de HgS
contida no cinábrio que deve reagir completamente com oxigênio é
a) 32 g
c) 201 g
e) 300 g
b) 100 g
d) 233 g
Resolução:
Hg 1 S
HgS →
1 mol
1 mol
233 g
201 g
Alternativa d.
4 (ESPM-SP) O hipoclorito de sódio tem propriedades bactericida e alvejante, sendo utilizado para
cloração de piscinas, e é vendido no mercado consumidor em solução como Água sanitária, Cândida, Q-boa,
etc. Para fabricá-lo, reage-se gás cloro com soda cáustica:
C2 1 2 NaOH → NaC 1 NaCO 1 H2O
A massa de soda cáustica necessária para obter 149 kg de hipoclorito de sódio, NaCO, é:
a) 40 kg
c) 120 kg
e) 200 kg
b) 80 kg
d) 160 kg
Resolução:
2 mol de NaOH
1 mol de NaCO
74,5 g
80 g
149 kg
x
x 5 160 kg
Alternativa d.
5 (UFPE) A gipsita é um mineral de cálcio (CaSO4 ? 2 H2O) e é utilizada como matéria-prima na
fabricação de gesso. Ao ser aquecida a 120 °C, ela perde moléculas de água, transformando-se no semihidrato (CaSO4)2H2O. Se aquecermos 344 quilogramas de gipsita, quantos quilogramas de semi-hidrato
serão obtidos?
a) 290
c) 580
e) 688
b) 172
d) 720
Resolução:
Equação da reação envolvida: 2 CaSO4 ? 2 H2O(s) → (CaSO4)2H2O(s) 1 3 H2O(v)
2 mol
1 mol
290 g
344 g
x
344 kg
x 5 290 kg
Alternativa a.
6 (Fepar-PR) “A vitamina C, também conhecida como ácido L-ascórbico, foi isolada pela primeira
vez sob forma de pó cristalino branco, em 1922, pelo pesquisador húngaro Szent-Györgi. Por apresentar
comportamento químico fortemente redutor, atua, numa função protetora, como antioxidante; na
acumulação de ferro na medula óssea, baço e fígado; na proteção de colágeno (proteína do tecido
conjuntivo); na manutenção da resistência a doenças bacterianas e virais; na formação de ossos e dentes; na
manutenção dos capilares sangüíneos, entre outras.”
SILVA, Luiz A. da; FERREIRA, Geraldo Alberto;
SILVA, Roberto Ribeiro da; Química Nova na Escola, 1995, vol. 2.
Para reagir com um grama de vitamina C, quantidade especificada em rótulo de medicamentos, quantos
gramas de iodo seriam necessários?
Dado: C6H8O6 1 I2 → C6H6O6 1 2 HI
a) 1,44 g
c) 47,9 g
e) 1 g
b) 180 g
d) 3,5
Resolução:
1 mol de C6H8O6
176 g
1 g
x 5 1,44 g
Alternativa a.
1 mol I2
254 g
x
7 (UFF-RJ) Acompanhando a evolução dos transportes aéreos, as modernas caixas-pretas registram
centenas de parâmetros a cada segundo, constituindo recurso fundamental na determinação das causas
de acidentes aeronáuticos. Esses equipamentos devem suportar ações destrutivas e o titânio, metal duro e
resistente, pode ser usado para revesti-los externamente.
O titânio é um elemento possível de ser obtido a partir do tetracloreto de titânio por meio da reação nãobalanceada:
TiC4(g) 1 Mg(s) → MgC2(s) 1 Ti(s)
Considere que essa reação foi iniciada com 9,5 g de TiC4(g). Supondo que a reação seja total, a massa de
titânio obtida será, aproximadamente:
a) 1,2 g
c) 3,6 g
e) 7,2 g
b) 2,3 g
d) 4,8 g
Resolução:
Equação balanceada: TiC4(g) 1 2 Mg(s) → 2 MgC2(s) 1 Ti(s)
1 mol
1 mol
45 g
187 g
x
9,5 g
x 5 2,29 g (aproximadamente 2,3 g)
Alternativa b.