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Exercícios sobre equação de estado dos gases

Esta lista de exercícios sobre equação de estado dos gases ou equação de Clapeyron envolve cálculos que descrevem totalmente o comportamento de um gás ideal.

Questão 1

(UFC-CE-mod.) Ao desejar identificar o conteúdo de um cilindro contendo um gás monoatômico puro, um estudante de Química coletou uma amostra desse gás e determinou sua densidade, d=5,38 g/L, nas seguintes condições de temperatura e pressão: 15ºC e 0,97atm. Com base nessas informações, e assumindo o modelo do gás ideal, calcule a a massa molar do gás .

Dado: R = 0,082 atm.L. mol-1 . K-1; T(K) = 273,15 + T(ºC)

a) 1,310 g . mol-1.

a) 6,81 g . mol-1.

b) 13,10 g . mol-1.

c) 124,23 g . mol-1.

d) 131,05 g . mol-1.

e) 165,04 g . mol-1.

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Questão 2

(Unicentro-PR) Um profissional da área ambiental recebeu uma amostra de gás, sem identificação, para análise. Após algumas medidas, ele obteve os seguintes dados:

Tabela em exercício sobre equação de Clapeyron
Tabela em exercício sobre equação de Clapeyron

Com base nos valores obtidos, entre os gases indicados nas alternativas, conclui-se que a amostra era de:

a) O2.

b) O3.

c) N2.

d) SO2.

e) H2.

Dados: O = 16 u, H = 1 u, N = 14 u, S = 32 u; R = 0,082 atm.L. mol-1 . K-1.

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Questão 3

Determine o volume ocupado por 1 mol de substância gasosa a 10 atm de pressão e 25ºC.

a) 22,4 L.

b) 2,44 L.

c) 20,5 L.

d) 0,205 L.

e) 244,36 L

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Questão 4

Calcule a pressão total de uma mistura gasosa formada por 3 mol de um gás A e 2 mol de um gás B, considerando que a temperatura final é de 300 K e o volume é de 15 L.

a) 8,2 atm.

b) 3,28 atm.

c) 4,92 atm.

d) 9,84 atm.

e) 1,84 atm.

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Respostas

Resposta Questão 1

Alternativa “d”.

Considerando o volume de 1 L de gás, sua massa é de 5,38 g (uma vez que a densidade é 5,38 g/L). Lembrando também que a temperatura deve ser dada na escala absoluta, temos: T(K) = 273,15 + T(ºC) → T(K) = 273,15 + 15 ºC → T(K) = 288,15 K.

Portanto, podemos aplicar a equação de estado dos gases:

P . V = n . R . T

P . V = m . R . T
           M

M = m . R . T
         P . V

M = (5,38 g) . (0,082 atm.L. mol-1 . K-1) . (288,15 K)
                             (0,97atm) . (1 L)

M = 131,05 g . mol-1

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Resposta Questão 2

Alternativa “d”.

Dados:

m = 1,28 g;
V = 600 mL = 0,6 L;
T = 27 ºC = 300 K;
R = 0,082 atm.L. mol-1 . K-1.
P = 0,82 atm;
M= ?

Vamos usar a equação de Clapeyron para descobrir a massa molar do gás e determinar sua natureza:

P . V = n . R . T
P . V = m . R . T
           M
M = m . R . T
         P . V
M = (1,28 g) . (0,082 atm.L. mol-1 . K-1) . (300 K)
                       (0,82atm) . (0,6 L)
M = 64 g . mol-1

Esse é o valor da massa molar do SO2.

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Resposta Questão 3

Alternativa “b”.

Dados:

n = 1 mol;
V = ?
T = 25 ºC = 298 K;
R = 0,082 atm.L. mol-1 . K-1.
P = 10 atm;

Usando a equação de estado dos gases, temos:

P . V = n . R . T

V = n . R . T
           P

V = (1 mol) . (0,082 atm.L. mol-1 . K-1) . (298 K)
                               (10 atm)

V = 2,44 L

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Resposta Questão 4

Alternativa “a”.

Usando a equação de estado dos gases, temos:

P . V = n . R . T

P = n . R . T
           V

P = (5 mol) . (0,082 atm.L. mol-1 . K-1) . (300 K)
                                (15 L)

P = 8,2 atm

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