5- O dióxido de carbono ( \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})} ) gerado pelos tripulantes na atmosfera artificial de submarinos e aeronaves, deve ser removido do ar. Grupos de projetistas investigaram o uso do superóxido de potássio \left(\mathrm{KO}_{2(\mathrm{~s})}\right) como purificador de ar porque esse composto reage com o \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})} e libera oxigênio ( \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} ) conforme a reação:
\left.4 \mathrm{KO}_{2(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow 2 \mathrm{~K}_{2} \mathrm{CO}_{3(\mathrm{~s})}+3 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})}\right)
Calcule a massa de \mathrm{KO}_{2} que reage com 50 L de \mathrm{CO}_{2(g)} a 25^{\circ} \mathrm{C}, 1 atm. Considere que nessas condições, o volume molar do \mathrm{CO}_{2(g)}(V m=V / n) é igual a 24,47 \mathrm{~L} / \mathrm{mol}.
Dados de massa atômica: K=39,10 u.a.
C=12 \text { u.a. } \quad O=16,0 \text { u.a. }
\left(\mathrm{R}: \mathrm{m} \mathrm{KO}_{2(\mathrm{~s})}=\mathbf{2 9 0 , 5 0 ~ g}\right)

Passo 1

O enunciado dá a reação de remoção de \mathrm{CO_2} por \mathrm{KO_2}:
4\,\mathrm{KO_{2(s)}}+2\,\mathrm{CO_{2(g)}}\longrightarrow2\,\mathrm{K_2CO_{3(s)}}+3\,\mathrm{O_{2(g)}},
pede a massa de \mathrm{KO_2} que reage com 50 L de \mathrm{CO_2(g)} a 25^\circ\mathrm C e 1 atm, sabendo que o volume molar é 24,47 L/mol. Vamos usar a relação estequiométrica e o conceito de molaridade gasosa (ou volume molar).

Passo 2

Calcular o número de mols de \mathrm{CO_2} usando o volume molar:
n(\mathrm{CO_2}) =\frac{V}{V_m} =\frac{50}{24,47} \approx2,04\\ \mathrm{mol}.

Passo 3

Pela estequiometria da reação, 2 mol de \mathrm{CO_2} reagem com 4 mol de \mathrm{KO_2}. Logo, para cada mol de \mathrm{CO_2} precisamos de 2 mol de \mathrm{KO_2}:
n(\mathrm{KO_2}) =2\times n(\mathrm{CO_2}) =2\times2,04 \approx4,08\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Determinar a massa molar de \mathrm{KO_2}:
M(\mathrm{KO_2}) =M_K+2\,M_O =39,10+2\times16,00 =71,10\\ \mathrm{g/mol}.

Passo 5

Calcular a massa de \mathrm{KO_2} necessária:
m(\mathrm{KO_2}) =n(\mathrm{KO_2})\times M(\mathrm{KO_2}) =4,08\times71,10 \approx290,50\\ \mathrm{g}.

Resposta

A massa de \mathrm{KO_2} necessária é 290,50\\ \mathrm{g}.

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