Descargas elétricas provocam a transformação do oxigênio (
) em ozônio (
). Quantos litros de oxigênio, medidos nas condições normais de pressão e temperatura, são necessários para a obtenção de
de ozônio?(Massa molar:
)
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede (sem resolver ainda):
- O enunciado pede: quantos litros de oxigênio (
), medidos em condições normais de pressão e temperatura (CNTP), são necessários para obter de ozônio ( ). - Dados fornecidos:
- Massa de
: . - Massa atômica do oxigênio:
. - Condições normais (CNTP): para um gás ideal, o volume molar é
(ou seja, mol de gás ocupa nessas condições).
- Massa de
- Informação que vamos precisar inferir do contexto (está implícita na transformação): a reação que converte
em pode ser balanceada e usada para estabelecer a relação estequiométrica entre mols de e mols de .
Passo 2
Calcular quantos mols de
correspondem a
.
Primeiro, a massa molar de
é a soma das massas atômicas de três oxigênios:
A relação entre massa e quantidade de matéria (mols) é
onde
é o número de mols,
é a massa em gramas e
é a massa molar em
.
Aplicando:
Explicação didática: a massa molar é “quantos gramas tem 1 mol” da substância. Aqui como 1 mol de
pesa exatamente
, então
é exatamente
mol.
Passo 3
Balancear a reação química que transforma
em
e obter a relação estequiométrica molar.
A reação global que converte oxigênio em ozônio é
Isto significa que
mols de
produzem
mols de
. Portanto a relação molar é
Didática sobre estequiometria: coeficientes estequiométricos indicam proporção de mols. Se quiser formar uma certa quantidade de produto, multiplica-se pela razão entre coeficientes.
Passo 4
Determinar quantos mols de
são necessários para produzir
de
.
Usando a razão encontrada:
Substituindo
:
Comentário didático:
, então precisamos de
mol de
.
Passo 5
Converter os mols de
em volume nas condições normais (CNTP) usando o volume molar.
Em CNTP, admite-se o volume molar
ou seja, cada mol de gás ocupa
.
O volume necessário é
Substituindo os valores:
Breve justificativa de onde vem
: pelo gás ideal
, com
,
e
, obtém-se
, arredondado para
.
Passo 6
Fazer a multiplicação final e apresentar o resultado com unidades:
Arredondamento e verificação rápida: números dados têm três dígitos significativos (por exemplo
tem três). O resultado
também foi dado com três algarismos significativos, coerente com os dados.