Exercícios sobre pressão parcial dos gases
Esta lista de exercícios sobre a pressão parcial dos gases explora o cálculo desse tipo de força exercida nas misturas gasosas.
Uma mistura de 60 g de metano (CH4(g)) e 32,0 g de argônio (Ar(g)) foi recolhida em um balão de volume igual a 44,8 L e mantido a 350 K. Considerando as massas atômicas do H= 1; C= 12; Ar= 40 e R= 0,082 atm.L.K-1.mol-1, qual é o valor da pressão parcial do gás argônio nessa mistura?
a) 0,31 atm.
b) 0,14 atm.
c) 0,41 atm.
d) 0,51 atm.
e) 0,15 atm.
Uma determinada mistura gasosa é constituída por 36% de nitrogênio, 24% de neônio e 40% de gás carbônico (porcentagem em volume). Admitindo que essa mistura é mantida em um cilindro à temperatura ambiente e a uma pressão de 4000 kPa, qual é a pressão parcial do gás carbônico no cilindro?
a) 1800 kPa
b) 2800 kPa
c) 600 kPa
d) 2600 kPa
e) 1600 kPa
(UFC-CE) Em um recipiente fechado com capacidade para 2,0 L, encontra-se uma mistura de gases ideais composta por 42,0 g de N2 e 16,0 g de O2 a 300 K. Assinale a alternativa que expressa corretamente os valores das pressões parciais (em atm) dos gases N2 e O2, respectivamente, nessa mistura. Dado: R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1
a) 18,45 e 6,15
b) 16,45 e 8,15
c) 14,45 e 10,45
d) 12,45 e 12,15
e) 10,45 e 14,15
(FCM-PB) Uma mistura de 3,0 mol de CO2(g), 3,0.1023 moléculas de CO(g) e 84,0 g de N2(g), contida em um balão fechado de 0,05 m3 de capacidade, encontra-se na temperatura de 27 ºC. Com relação a esse sistema, assinale a alternativa correta:
a) Dentro do recipiente, a pressão parcial do N2 é maior que a do CO2.
b) A pressão parcial do CO(g) na mistura é de 0,12 atm.
c) O número total de mol de gases no sistema é igual a 65.
d) A pressão total da mistura no sistema é 3,2 atm.
e) O número de átomos no sistema é igual 3,9.1024.
Letra d). Para alcançar a resposta expressa pela alternativa d, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos pelo exercício:
-
Volume: 44,8 L;
-
Massa do CH4: 60 g;
-
Massa do Ar: 32 g;
-
Temperatura: 350 K;
-
R: 0,082 atm.L.K.
1º Passo: Calcular a massa molar do CH4.
Para isso, basta multiplicar a quantidade de átomos de CH4 por sua massa molar:
MCH4 = 1.12 + 4.1
MCH4 = 12 + 4
MCH4 = 16 g/mol
2º Passo: Cálculo do número de mol de CH4.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa desse elemento por sua massa molar:
nCH4 = mCH4
MCH4
nCH4 = 60
16
nCH4 = 3,75 mol
3º Passo: Cálculo do número de mol de O2.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa de O2 por sua massa molar:
nAr = mAr
MAr
nAr = 32
40
nAr = 0,8 mol
4º Passo: Cálculo do número de mol total.
Para determiná-lo, devemos somar o número de mol dos gases encontrado nos passos anteriores:
nT= nCH4 + nAr
nT= 3,75 + 0,8
nT= 4,55
5º Passo: Determinar a pressão total da mistura.
PT.VT = nT.R.T
PT.44,8 = 4,55. 0,082.350
PT.44,8 = 130585
PT = 130585
44,8
PT= 2,91 atm (aproximadamente)
6º Passo: Determinar a pressão parcial do ar.
A pressão parcial do N2 é determinada pela seguinte expressão:
PAr = nAr
PT nT
PAr = 0,8
2,91 4,55
4,55. PAr = 2,91.0,8
4,55. PN2 = 2,328
PN2 = 2,328
4,55
PAr = 0,51 atm (aproximadamente)
Letra e). Dados do exercício:
-
Porcentagem em volume (fração molar) do nitrogênio: 36% ou 0,36, após dividir por 100;
-
Porcentagem em volume (fração molar) do neônio: 24% ou 0,24, após dividir por 100;
-
Porcentagem em volume (fração molar) do gás carbônico: 40% ou 0,4, após dividir por 100;
-
Pressão total do sistema: 4000 kPa.
Como o exercício pede apenas o valor da pressão parcial do gás carbônico, podemos utilizar os valores fornecidos na seguinte expressão:
PCO2 = XCO2
PT
PCO2 = 0,4
4000
PCO2 = 4000.0,4
PCO2 = 1600 kPa
Letra a). Para alcançar a resposta expressa pela alternativa a, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos pelo exercício:
-
Volume: 2 L
-
Massa do N2: 42g
-
Massa do O2: 16g
-
Temperatura: 300K
-
R: 0,082 atm.L.K
1º Passo: Calcular a massa molar do N2.
Para isso, basta multiplicar a quantidade de átomos por sua massa molar:
MN2 = 2.14
MN2 = 28 g/mol
2º Passo: Calcular a massa molar do O2.
Para isso, basta multiplicar a quantidade de átomos por sua massa molar:
MN2 = 2.16
MN2 = 32 g/mol
3º Passo: Cálculo do número de mol de N2.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa de N2 por sua massa molar:
nN2 = mN2
MN2
nN2 = 42
28
nN2 = 1,5 mol
4º Passo: Cálculo do número de mol de O2.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa de O2 por sua massa molar:
nO2 = mO2
MO2
nO2 = 16
32
nO2 = 0,5 mol
5º Passo: Cálculo do número de mol total.
Para determiná-lo, devemos somar o número de mol dos gases encontrados anteriormente:
nT= nN2 + nO2
nT= 1,5 + 0,5
nT= 2,0
6º Passo: Determinar a pressão total da mistura.
PT.VT = nT.R.T
PT.2 = 2. 0,082.300
PT= 24,6 atm
7º Passo: Determinar a pressão parcial do N2.
A pressão parcial do N2 é determinada pela seguinte expressão:
PN2 = nN2
PT nT
PN2 = 1,5
24,6 2
2. PN2 = 24,6.1,5
2. PN2 = 36,9
PN2 = 36,9
2
PN2 = 18,45 atm
8º Passo: Determinar a pressão parcial do O2.
A pressão parcial do O2 é determinada pela seguinte expressão:
PO2 = nO2
PT nT
PO2 = 0,5
24,6 2
2. PO2 = 24,6.0,5
2. PO2 = 12,3
PO2 = 12,3
2
PO2 = 6,15 atm
Letra d). Para alcançar a resposta expressa pela alternativa d, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos pelo exercício:
-
Número de mol do CO2: 3 mol;
-
Número de moléculas do CO: 3,0.1023 moléculas;
-
Massa de N2: 84 g;
-
Temperatura: 27 oC ou 300 K, após somar 273;
-
Volume total: 0,05m3 ou 50L, após multiplicar por 1000.
1º Passo: Converter o número de moléculas de CO em mol por meio da seguinte regra de três:
1mol de CO-------6.1023 moléculas
x mol------------3,0.1023 moléculas
6,0.1023.x = 3,0.1023
x = 3,0.1023
6,0.1023
x = 0,5 mol
2º Passo: Calcular a massa molar do N2.
Para isso, basta multiplicar a quantidade de átomos por sua massa molar:
MN2 = 2.14
MN2 = 28 g/mol
3º Passo: Cálculo do número de mol de N2.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa fornecida no exercício por sua massa molar:
nN2 = mN2
MN2
nN2 = 84
28
nN2 = 3 mol
4º Passo: Cálculo do número de mol total.
Para determiná-lo, devemos somar o número de mol dos gases encontrados anteriormente:
nT= nCO2 + nCO + nN2
nT= 3 + 0,5 + 3
nT= 6,5
5º Passo: Determinar a pressão total da mistura.
PT.VT = nT.R.T
PT.50 = 6,5. 0,082.300
PT.50 = 159,9
PT = 159,9
50
PT= 3,198 atm
Como a pressão parcial obtida nos passos acima coincide com a alternativa d, foi encontrada a resposta do exercício. Porém, se houvesse a necessidade de determinar a pressão parcial de cada participante, bastaria utilizar os valores encontrados nas expressões abaixo:
-
Para o CO2:
PCO2 = nCO2
PT nT
-
Para o CO:
PCO = nCO
PT nT
-
Para o N2:
PN2 = nN2
PT nT