Considere uma mistura gasosa num recipiente de 2 dm^3 a 27^circ C. Para cada mistura, calcule a pressão parcial de cada gás, a pressão total e a composição da mistura em percentagem molar. Compare os resultados dos quatro cálculos.
a) 1 g H2 e 1 g O2

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão de mistura gasosa! O enunciado nos pede para calcular a pressão parcial de cada gás na mistura, a pressão total e a composição da mistura em porcentagem molar. Para isso, vamos usar conceitos de Lei dos Gases Ideais e Pressão Parcial. Precisamos saber as massas dos gases, volume do recipiente, temperatura e as massas molares de H₂ e O₂.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de cada gás na mistura. Para isso, usamos a fórmula:
n = mM
onde $ n $ é o número de mols, $ m $ é a massa do gás e $ M $ é a massa molar.
A massa molar do H₂ (hidrogênio) é aproximadamente 2 g/mol e a do O₂ (oxigênio) é aproximadamente 32 g/mol.
Para o H₂:
n
Para o O₂:
m

Passo 3

Agora, vamos encontrar a pressão parcial de cada gás usando a Lei dos Gases Ideais:
P = nRTV
onde $ P $ é a pressão, $ n $ é o número de mols, $ R $ é a constante dos gases (0,0821 L·atm/(K·mol)), $ T $ é a temperatura em Kelvin e $ V $ é o volume.
Primeiro, convertendo a temperatura para Kelvin:
P
Volume $ V = 2, dm^3 = 2, L $.
Para o H₂:
n
Para o O₂:
R

Passo 4

A pressão total da mistura é a soma das pressões parciais de cada gás:
Ptotal = PH2 + PO2 = 6,1575, atm + 0,3848, atm approx 6,5423, atm
Agora, vamos calcular a composição da mistura em porcentagem molar. Primeiro, somamos os mols de todos os gases:
ntotal = nH2 + nO2 = 0,5, mol + 0,03125, mol = 0,53125, mol
A porcentagem molar de cada gás é:
% , H2 = ( nH2ntotal ) times 100 approx ( 0,50,53125 ) times 100 approx 94,12%
% , O2 = ( nO2ntotal ) times 100 approx ( 0,031250,53125 ) times 100 approx 5,88%

Resposta

A pressão parcial de H₂ é aproximadamente 6,16 atm, a pressão parcial de O₂ é aproximadamente 0,38 atm, a pressão total da mistura é cerca de 6,54 atm e a composição da mistura é aproximadamente 94,12% de H₂ e 5,88% de O₂ em termos molares.

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