Determine o grau de pureza (%) de uma amostra de
de
sabendo que, ao reagir com o
, ocorre a liberação de
de
, medido a 273 K e I atm . Considere que o gás se comporta idealmente. (2,0 pontos)
Passo 1
O enunciado pede o grau de pureza (percentual em massa) de uma amostra de
de
sabendo que, ao reagir com
, foi liberado
de
nas condições
e
. A reação fornecida é:
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- massa da amostra:
(amostra impura, contém + impurezas); - volume de
medido: ; - condições do gás:
e ; - comportamento do gás: ideal (podemos usar a lei dos gases ideais);
- equação química (mostra proporção molar entre reagentes e produtos).
Passo 2
Interpretação estequiométrica (como usar a equação química).
A equação mostra que 1 mol de produz 1 mol de
. Isso significa que:
A equação mostra que 1 mol de
Logo, se conseguirmos calcular o número de mols de
formado, esse mesmo número será o de mols de
puro que reagiu.
Passo 3
Cálculo do número de mols de
a partir do volume usando a lei dos gases ideais.
A lei dos gases ideais é
A lei dos gases ideais é
onde:
-
é a pressão (em ), -
é o volume (em ), -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura (em ).
Isolando
:
Substituindo os valores dados (
,
,
):
Calcule o denominador:
Portanto
(Observação rápida: como
e
são exatamente
e
, poderia também usar o volume molar no STP
e fazer
, obtendo o mesmo resultado.)
Passo 4
Determinar a massa de
puro que reagiu.
Pelo passo 2:
Pelo passo 2:
Agora calculamos a massa molar de
:
-
-
-
-
(três oxigênios => )
Somando:
Massa de
puro que reagiu:
Passo 5
Montar a expressão para o grau de pureza e preparar o arredondamento.
O grau de pureza em percentagem é
O grau de pureza em percentagem é
Substituindo os valores:
Agora basta efetuar essa divisão e escolher o número de algarismos significativos compatível com os dados do enunciado (a massa da amostra foi dada com
algarismos significativos,
; o volume
tem
algarismos significativos). Vou apresentar a resposta final com três algarismos significativos, que é apropriado para comunicar o resultado com boa clareza.