Determine a massa molar da seguinte mistura gasosa em percentual molar:
de
de
de
e
de
. Calcule as frações mássicas das espécies que compõem a mistura. Obs. Use três casas decimais nos cálculos.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a massa molar média de uma mistura gasosa com percentuais molares dados e, depois, encontrar as frações mássicas de cada gás na mistura. Para isso, vamos usar conceitos de química sobre misturas gasosas e cálculos de massa molar. Precisaremos das massas molares de cada gás envolvido e das porcentagens molares fornecidas.
Passo 2
Primeiro, vamos listar os gases e suas porcentagens molares na mistura:
- 5% de
- 20% de
- 4% de
- 71% de
Passo 3
Agora, vamos lembrar que a massa molar média (
) de uma mistura gasosa pode ser calculada pela soma das massas molares de cada componente multiplicadas pelas suas frações molares. A fórmula é:
Onde:
-
é a fração molar de cada componente. -
é a massa molar de cada componente.
Como as porcentagens molares são dadas em percentagem, podemos usar esses valores diretamente como
após converter para fração (dividindo por 100).
Passo 4
Vamos agora encontrar as massas molares de cada gás:
- Massa molar do
: © + (O) = - Massa molar da
: (H) + (O) = - Massa molar do
: = - Massa molar do
: =
Passo 5
Agora, vamos converter as porcentagens molares em frações molares dividindo por 100:
- Fração molar de
: - Fração molar de
: - Fração molar de
: - Fração molar de
:
Passo 6
Agora, aplicamos a fórmula da massa molar média:
Calculando cada termo:
Passo 7
Somando todos os termos:
Passo 8
Agora, vamos calcular as frações mássicas (
) de cada componente. A fração mássica é dada pela razão entre a massa de cada componente e a massa total da mistura. A fórmula é:
Passo 9
Calculando as frações mássicas para cada gás:
-
Para
: -
Para
: -
Para
: -
Para
:
Resposta
A massa molar média da mistura gasosa é aproximadamente
. As frações mássicas das espécies que compõem a mistura são:
-
: -
: -
: -
: