Determine a massa molar da seguinte mistura gasosa: 5 % de CO, 20 % de H 2 O, 4 % de O2 e 71 % de N2 em base molar. Calcule também as frações mássicas das espécies que compõem essa mistura.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular: a questão pede para a gente achar a massa molar média de uma mistura gasosa que tem, em base molar, 5 % de CO, 20 % de H₂O, 4 % de O₂ e 71 % de N₂. Em seguida, eles querem as frações mássicas de cada componente.
Conteúdo envolvido:
  • Fração molar ( yi) e definição de massa molar média de mistura
  • Cálculo de massa molar de cada substância (usando pesos atômicos)
  • Conceito de fração mássica ( wi)
    Para resolver, vamos precisar das massas molares individuais e das fórmulas de mistura:
  1. Massa molar média: Mmix=sumi yi,Mi
  2. Fração mássica: wi=yi,MiMmix

Passo 2

Calcular a massa molar média.
  1. Primeiro, definimos as massas molares aproximadas (g/mol):
    CO: Mrm CO=12,01+16,00=28,01
    H₂O: Mrm H2O=2times1,008+16,00=18,016
    O₂: Mrm O2=2times16,00=32,00
    N₂: Mrm N2=2times14,01=28,02
  2. Aplicamos
    Mmix =0,05cdot28,01 +0,20cdot18,016 +0,04cdot32,00 +0,71cdot28,02

Passo 3

Vamos calcular termo a termo:
  • CO: 0,05times28,01=1,4005
  • H₂O: 0,20times18,016=3,6032
  • O₂: 0,04times32,00=1,2800
  • N₂: 0,71times28,02=19,892
Somando tudo:
Mmix=1,4005+3,6032+1,2800+19,892=26,1757 g/mol

Passo 4

Agora as frações mássicas, usando
wi=yi,MiMmix
  • Para CO: wrm CO=0,05times28,0126,1757=0,0535 (5,35%)
  • Para H₂O: wrm H2O=0,20times18,01626,1757=0,1377 (13,77%)
  • Para O₂: wrm O2=0,04times32,0026,1757=0,0489 (4,89%)
  • Para N₂: wrm N2=0,71times28,0226,1757=0,7599 (75,99%)

Resposta

  • Massa molar média da mistura: Mmix=26,18 g/mol
  • Frações mássicas:
    CO: 0,0535 (5,35 %)
    H₂O: 0,1377 (13,77 %)
    O₂: 0,0489 (4,89 %)
    N₂: 0,7599 (75,99 %)

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