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.
c) 1 g CH4 e 1 g NH3

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma mistura de gases num recipiente de 2 litros a 27°C, com 1 grama de metano ( CH4) e 1 grama de amônia ( NH3). Nosso objetivo é calcular a pressão parcial de cada gás, a pressão total da mistura e a composição da mistura em porcentagem molar. Para isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais e conceitos de pressão parcial e composição molar.

Passo 2

Primeiro, precisamos descobrir quantos mols de cada gás estão presentes na mistura. A gente usa a fórmula:
n = massaM
onde n é o número de mols, a massa está em gramas e M é a massa molar do gás.

Passo 3

Vamos calcular os mols de metano ( CH4):
A massa molar do CH4 é aproximadamente 16 g/mol.
nCH4 = 1,g16,g/mol = 0,0625,mol

Passo 4

Agora, os mols de amônia ( NH3):
A massa molar do NH3 é aproximadamente 17 g/mol.
nNH3 = 1,g17,g/mol approx 0,0588,mol

Passo 5

Em seguida, vamos calcular 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 (0,08314 L·bar/mol·K), T é a temperatura em Kelvin e V é o volume.
Primeiro, convertemos a temperatura para Kelvin:
T = 27°C + 273,15 = 300,15,K

Passo 6

Calculando a pressão parcial do metano ( CH4):
PCH4 = 0,0625,mol times 0,08314,L·bar/mol·K times 300,15,K2,L approx 0,781,bar

Passo 7

Agora, a pressão parcial da amônia ( NH3):
PNH3 = 0,0588,mol times 0,08314,L·bar/mol·K times 300,15,K2,L approx 0,735,bar

Passo 8

A pressão total da mistura é a soma das pressões parciais dos gases:
Ptotal = PCH4 + PNH3 = 0,781,bar + 0,735,bar = 1,516,bar

Passo 9

Agora, vamos calcular a composição da mistura em porcentagem molar. Primeiro, somamos os mols de ambos os gases:
ntotal = nCH4 + nNH3 = 0,0625,mol + 0,0588,mol = 0,1213,mol

Passo 10

Calculamos a porcentagem molar de cada gás:
Para o metano ( CH4):
%CH4 = ( 0,0625,mol0,1213,mol ) times 100 approx 51,45%
Para a amônia ( NH3):
%NH3 = ( 0,0588,mol0,1213,mol ) times 100 approx 48,55%

Resposta

A pressão parcial do metano ( CH4) é aproximadamente 0,781 bar, a pressão parcial da amônia ( NH3) é cerca de 0,735 bar, resultando em uma pressão total da mistura de aproximadamente 1,516 bar. A composição da mistura em porcentagem molar é de aproximadamente 51,45% de metano e 48,55% de amônia.

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