IME/ITA ⇒ (ITA - 1996) Estequiometria Tópico resolvido

[Kapizany]

Considere um recipiente de paredes reforçadas (volume fixo) provido de torneira, manômetro, e de um dispositivo para produção de faíscas análogo à “vela de ignição” em motores de automóveis. No fundo do recipientes também é colocado um dissecante granulado(por exemplo sílica gel). Neste recipiente, previamente evacuado, se introduz uma mistura de hidrogênio e nitrogênio gasosos até que a pressão dentro dele atinja o valor de 0,70 atm, a temperatura sendo mantida em 20ºC.
O problema é descobrir a proporção de H2 e N2 nesta mistura inicial. Para isso junta-se excesso de O2 à mistura, já no recipiente, até que a pressão passe ao valor de 1,00 atm. Em seguida se faz saltar uma faísca através da mistura. Assim, a temperatura e a pressão sobem transitoriamente. Deixando a mistura voltar à temperatura de 20ºC, notamos que o manômetro acusa uma pressão de 0,85 atm.(Lembrar que a água formada é absorvida pelo dissecante, não exercendo pressão parcial significativa).
Das informações acima podemos concluir que a fração molar do hidrogênio na mistura inicial de H2 e N2 era igual a:

a) [tex3]0,07[/tex3]
b) [tex3]0,11[/tex3]
c) [tex3]0,14[/tex3]
d) [tex3]0,70[/tex3]
e) [tex3]1,00[/tex3]

Resposta

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Resp.: 0,14

[gabrielbpf]

Olá!

Ao se adicionar um excesso de gás oxigênio, a reação que ocorrerá é a seguinte:

[tex3]2H_{2_{(g)}}+O_{2_{(g)}} \, \longrightarrow \, H_2O_{(g)}[/tex3]

É importantíssimo à resolução perceber que o gás hidrogênio foi completamente consumido pelo EXCESSO de oxigênio.

A água formada será absorvida pelo agente dessecante não influenciando na pressão da mistura gasosa.

Tomando-a, a mistura gasosa, como ideal, sabemos que qualquer gás terá rigorosamente a mesma influência na pressão. Além disso, estão fixos o volume e a temperatura!

Assim, de acordo com o que está dito acima, se os três moles diminuídos (veja a reação) são responsáveis pelo abaixamento em [tex3]0,15\text{atm}[/tex3] da pressão, então os dois moles de gás hidrogênio foram responsáveis por um abaixamento de [tex3]0,10\text{atm}[/tex3]; o gás oxigênio, por um de [tex3]0,05\text{atm}[/tex3].

Agora basta fazermos algumas relações matemáticas para descobrir a fração molar do hidrogênio:

[tex3]x_{H_2}=\frac{n_{H_2}}{n_t} \, \, (I)[/tex3]

[tex3]P_tV=n_tRT \, \therefore \, n_t=\frac{0,7V}{RT}=0,7k \, \, (II)[/tex3]

[tex3]n_{H_2}=\frac{P_{H_2}V}{RT}=0,1k \, \, (III)[/tex3]

Logo: [tex3]x_{H_2}=\frac{0,1k}{0,7k}=0,14[/tex3]

Abraço!

[Kapizany]

Obrigado!!