Considere uma mistura gasosa num recipiente de 2
a
. 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.
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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 (
) e 1 grama de amônia (
). 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:
onde
é o número de mols, a massa está em gramas e
é a massa molar do gás.
Passo 3
Vamos calcular os mols de metano (
):
A massa molar do é aproximadamente 16 g/mol.
A massa molar do
Passo 4
Agora, os mols de amônia (
):
A massa molar do é aproximadamente 17 g/mol.
A massa molar do
Passo 5
Em seguida, vamos calcular a pressão parcial de cada gás usando a Lei dos Gases Ideais:
onde
é a pressão,
é o número de mols,
é a constante dos gases (0,08314 L·bar/mol·K),
é a temperatura em Kelvin e
é o volume.
Primeiro, convertemos a temperatura para Kelvin:
Passo 6
Calculando a pressão parcial do metano (
):
Passo 7
Agora, a pressão parcial da amônia (
):
Passo 8
A pressão total da mistura é a soma das pressões parciais dos gases:
Passo 9
Agora, vamos calcular a composição da mistura em porcentagem molar. Primeiro, somamos os mols de ambos os gases:
Passo 10
Calculamos a porcentagem molar de cada gás:
Para o metano (
):
Para a amônia (
):
Resposta
A pressão parcial do metano (
) é aproximadamente 0,781 bar, a pressão parcial da amônia (
) 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.