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.
d) 1 g H2 e 1 g Cl2

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma mistura gasosa dentro de um recipiente de 2 dm^3 a 27^circ C, contendo 1 grama de H₂ e 1 grama de Cl₂. O que a gente precisa fazer é calcular:
  1. A pressão parcial de cada gás.
  2. A pressão total da mistura.
  3. A composição da mistura em porcentagem molar.
Para isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, quantidade de matéria e temperatura. Vamos também precisar calcular a quantidade de mols de cada gás a partir das massas fornecidas.

Passo 2

Primeiro, vamos converter as massas dos gases em mols. Para isso, usamos a fórmula:
n = mM
Onde:
  • $ n $ é o número de mols,
  • $ m $ é a massa do gás,
  • $ M $ é a massa molar do gás.
Para o H₂:
  • Massa molar do H₂ ($ M_{\mathrm{H}_2} $) = 2 g/mol
  • Massa ($ m_{\mathrm{H}_2} $) = 1 g
n
Para o Cl₂:
  • Massa molar do Cl₂ ($ M_{\mathrm{Cl}_2} $) ≈ 70,906 g/mol
  • Massa ($ m_{\mathrm{Cl}_2} $) = 1 g
m

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade total de mols na mistura:
ntotal = nH2 + nCl2 = 0,5, mol + 0,0141, mol = 0,5141, mol

Passo 4

Vamos determinar a fração molar de cada gás na mistura. A fração molar ($ x $) de um gás é dada por:
x
Para o H₂:
xi = nintotal
Para o Cl₂:
xH2 = 0,5, mol0,5141, mol approx 0,9726

Passo 5

Agora, vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar a pressão total da mistura. A fórmula é:
PV = nRT
Onde:
  • $ P $ é a pressão,
  • $ V $ é o volume,
  • $ n $ é o número de mols,
  • $ R $ é a constante dos gases ideais (≈ 0,08206 L·atm/(mol·K)),
  • $ T $ é a temperatura em Kelvin.
Primeiro, vamos converter o volume para litros e a temperatura para Kelvin:
P
V
Agora, calculamos a pressão total:
n

Passo 6

Com a pressão total e as frações molares, podemos encontrar a pressão parcial de cada gás usando:
Pi = xi cdot Ptotal
Para o H₂:
PH2 = 0,9726 times 6,338, atm approx 6,16, atm
Para o Cl₂:
PCl2 = 0,0274 times 6,338, atm approx 0,173, atm

Passo 7

Finalmente, vamos calcular a composição da mistura em porcentagem molar:
%, molar de i = xi times 100%
Para o H₂:
%, molar de H2 = 0,9726 times 100% approx 97,26%
Para o Cl₂:
%, molar de Cl2 = 0,0274 times 100% approx 2,74%

Resposta

  • Pressão parcial de H₂: aproximadamente 6,16 atm
  • Pressão parcial de Cl₂: aproximadamente 0,173 atm
  • Pressão total da mistura: aproximadamente 6,34 atm
  • Composição da mistura: 97,26% H₂ e 2,74% Cl₂ (porcentagem molar)

Exercícios relacionados