(25 pontos) Uma mistura de
e
encontra-se em um recipiente a
. A pressão parcial do
é de 20 kPa , e a fração mássica do
é de
. Calcule:
(a) a concentração molar de cada espécie;
(b) a concentração mássica de cada espécie;
(c) a fração molar de cada espécie; (d) a pressão parcial do
.
Dados:
.
(a) a concentração molar de cada espécie;
(b) a concentração mássica de cada espécie;
(c) a fração molar de cada espécie; (d) a pressão parcial do
Passo 1
O enunciado dá uma mistura gasosa de
e
a
e pede (a) concentrações molares; (b) concentrações mássicas; (c) frações molares; (d) pressão parcial do
.
Dados fornecidos:
- Temperatura:
- Pressão parcial do
: - Fração mássica do
: - Constante dos gases:
- Massas molares (converter para
): -
O que é pedido (resumido):
(a) e
(concentrações molares,
);
(b) e
(concentrações mássicas,
);
(c) e
(frações molares);
(d) (pressão parcial do
).
(a)
(b)
(c)
(d)
Passo 2
Fórmula fundamental para concentração molar (lei dos gases ideais em forma de densidade molar):
onde
é a concentração molar da espécie
(
),
é a pressão parcial (
),
é a constante dos gases e
é a temperatura absoluta (
).
Aplicando para
(sabendo
):
Calcular primeiro :
Calcular primeiro
Agora
(Arredondei aqui para duas casas decimais significativas compatíveis com os dados; guardarei mais precisão internamente quando necessário.)
Passo 3
Definir concentração mássica de cada espécie:
onde
é em
,
em
e
em
.
A fração mássica do
é dada por
Temos
e
conhecido; isolamos
:
Passos algébricos:
Agora substituímos valores (usar
,
,
):
Passo 4
Calcular concentrações mássicas usando
:
Para
:
Para
:
Breve verificação (checar a fração mássica):
confirma que os cálculos estão coerentes com o enunciado.
Passo 5
Frações molares:
com
.
Calculando:
Passo 6
Pressão parcial do
: usar
(mesma forma que no passo 2) ou
.
Usando
:
Também o total fica
, e verifica-se
, coerente.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)