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Exercícios sobre misturas de gases

Estes exercícios sobre misturas gasosas testarão seus conhecimentos sobre a determinação da pressão parcial ou do volume parcial de um gás presente na mistura.

Questão 1

(Unifor-CE) Em um recipiente de 1,0 L, há um sistema gasoso em equilíbrio, contendo três gases A, B e C. Suas pressões parciais são, respectivamente, 0,2 atm, 0,5 atm e 0,7 atm. Sobre esse sistema pode-se afirmar que

I. a pressão total do sistema é 1,4 atm.

II. o gás A tem o menor volume molar parcial.

III. o gás C contribui com o maior número de moléculas na mistura.

É verdadeiro o que se afirma em

a) I, somente.

b) III, somente.

c) I e II, somente.

d) II e III, somente.

e) I, II e III.

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Questão 2

(Furg-RS) O ar é uma mistura de gases. Mais de 78% dessa mistura é de nitrogênio. O oxigênio representa cerca de 21%. O argônio 0,9% e o dióxido de carbono, 0,03%. O restante é constituído de outros gases. O volume ocupado pelo oxigênio nessa mistura, em um ambiente de 10 L, é:

a) 2,1 L

b) 4,7 L

c) 10 L

d) 17,7 L

e) 22,4 L

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Questão 3

Um recipiente contém 29 g de butano (C4H10) e 88 g de dióxido de carbono (CO2). Sabendo que a pressão total da mistura é igual a 20 atm, qual é a pressão parcial, em atm, exercida pelo butano? (Massas atômicas: C = 12; H = 1; O = 16)

a) 5 atm.

b) 3 atm.

c) 2 atm.

d) 4 atm.

e) 6 atm.

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Questão 4

Em um certo balão de 50 L de capacidade, mantido em temperatura constante de 75 K, são colocados 27,5L de nitrogênio a 1,25 atm e 14,25oC, 20L de oxigênio a 0,625 atm e –5,75oC e 12,5L de neônio a 0,8 atm e 11,75oC. A pressão total da mistura gasosa, em atmosfera, é:

a) 0,50

b) 0,10

c) 0,20

d) 0,40

e) 0,30

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra e). Todas estão corretas porque:

Item I- Para determinar a pressão total do sistema a partir das pressões parciais dos gases, basta somá-las:

Pt = 0,2 + 0,5 + 0,7

Pt = 1,4 atm

Item II- Vamos determinar o volume parcial de cada um.

  • Para o gás A:

PA = VA
Pt     Vt

0,2 = VA
1,4     1

1,4VA = 0,2.1

VA = 0,2
        1,4

VA = 0,14 L (aproximadamente)

  • Para o gás B:

PA = VB
Pt    Vt

0,5 = VB
1,4     1 

1,4VB = 0,5.1

VB = 0,5
        1,4

VB = 0,36 L (aproximadamente)

  • Para o gás C:

PC = VC
Pt    Vt

0,7 = VA
1,4    1 

1,4VC = 0,7.1

VC = 0,7
        1,4

VC = 0,5 L (aproximadamente)

Item III- Vamos determinar a fração em quantidade de matéria de cada gás.

  • Para o gás A:

PA = XA
Pt        

0,7 = XA
1,4       

XA = 0,14 (aproximadamente)

  • Para o gás B:

PB = XB
Pt          

0,5 = XB
1,4       

XB = 0,36 (aproximadamente)

  • Para o gás C:

PC = XC
Pt         

0,7 = XC
1,4       

XC = 0,5 (aproximadamente)

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Resposta Questão 2

Letra a). O exercício fornece no enunciado o volume total da mistura (10L) e a porcentagem de cada gás. Assim, para determinar o volume ocupado pelo oxigênio na mistura, basta utilizar a seguinte expressão:

VO2 = XO2
Vt           

VO2 = 0,21
10          

VO2 = 0,21.10 L

VO2 = 2,1 L

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Resposta Questão 3

Letra d). O enunciado pede a pressão parcial do butano e fornece:

  • massa do butano = 29 g

  • massa do dióxido de carbono = 88 g

  • pressão total da mistura = 20 atm

Para determinar a pressão do butano, é necessário:

1o Passo: determinar a massa molar do butano.

Para tal, devemos multiplicar a massa atômica de cada elemento pela sua quantidade e depois somar os resultados:

MC4H10 = 4.12 + 1.10

MC4H10 = 48 + 10

MC4H10 = 58g/mol

2o Passo: determinar o número de mol do butano.

Para tal, basta dividir a massa fornecida pela massa molar calculada:

nC4H10 = 29
             58

nC4H10 = 0,5 mol

3o Passo: determinar a massa molar do dióxido de carbono.

Para tal, devemos multiplicar a massa atômica de cada elemento pela sua quantidade e depois somar os resultados:

MCO2 = 1.12 + 2.16

MCO2 = 12 + 32

MCO2 = 44g/mol

4o Passo: determinar o número de mol do dióxido de carbono.

Para tal, basta dividir a massa fornecida pela massa molar calculada:

nCO2 = 88 
          44

nCO2 = 2 mol

5o Passo: determinar o número de mol total da mistura.

Para isso, basta somar os números de mol encontrados para cada gás:

nt = nC4H10 + nCO2

nt = 0,5 + 2

nt =2,5 mol

6o Passo: utilizar a pressão total fornecida, o número de mol do gás butano e o número de mol total na expressão a seguir para determinar a pressão parcial do gás butano:

PC4H10 = nC4H10
    Pt              nt    

PC4H10 = 0,5 
   20       2,5

2,5. PC4H10 = 20.0,5

2,5. PC4H10 = 10

PC4H10 = 10 
             2,5

PC4H10 = 4 atm

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Resposta Questão 4

Letra e). Analisando o enunciado, ele forneceu a temperatura, o volume e a pressão de cada um dos gases e pediu a pressão da mistura contida dentro do balão. Por essa razão, devemos realizar os seguintes passos:

1o Passo: determinar o número de mol do nitrogênio na equação de Clapeyron.

P.V = nN2.R.T

1,25.27,5 = nN2.0,082.287,25

34,375 = nN2.23,5545

nN2 = 34,375 
        23,5545

nN2 = 1,46 mol (aproximadamente)

2o Passo: determinar o número de mol do oxigênio na equação de Clapeyron.

P.V = nO2.R.T

0,625.20 = nO2.0,082.267,25

12,5 = nO2.21,9145

nO2 =   12,5   
        21,9145

nO2 = 0,57 mol (aproximadamente)

3o Passo: determinar o número de mol do neônio na equação de Clapeyron.

P.V = nNe.R.T

0,8.12,5 = nNe.0,082.284,25

10 = nNe.23,3085

nNe =    10    
       23,3085

nNe = 0,43 mol (aproximadamente)

4o Passo: somar o número de mol dos participantes.

nt = nN2 + nO2 + nNe

nt = 1,46 + 0,57 + 0,43

nt = 2,46 mol

5o Passo: determinar a pressão total da mistura na equação de Clapeyron:

Pt.V = nt.R.T

Pt.50 = 2,46.0,082.75

Pt.50 = 15,129

Pt = 15,129
       50

Pt = 0,30 atm

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