Pela eletrólise de uma salmoura mista, uma mistura de gases é obtida no catodo com a seguinte composição em massa:
e
. Calcule:
a) Composição volumétrica do gás;
b) Massa especifica da mistura em
a
e 150 kPa .
a) Composição volumétrica do gás;
b) Massa especifica da mistura em
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício pede. A gente tem uma mistura de gases obtida na eletrólise de salmoura, cuja composição em massa é:
– Cl₂: 67,0 %
– Br₂: 28,0 %
– O₂: 5,0 %
– Cl₂: 67,0 %
– Br₂: 28,0 %
– O₂: 5,0 %
Conteúdo: fração mássica → fração molar → composição volumétrica de gases ideais (vol %=mol %) → lei dos gases ideais para achar densidade (massa específica).
Você vai precisar de:
• Massa molar de Cl₂, Br₂, O₂.
• Conversão massa → mol (n = m/M).
• Fração molar (xᵢ = nᵢ/∑n).
• Densidade: ρ = (p·M_mistura)/(R·T).
Você vai precisar de:
• Massa molar de Cl₂, Br₂, O₂.
• Conversão massa → mol (n = m/M).
• Fração molar (xᵢ = nᵢ/∑n).
• Densidade: ρ = (p·M_mistura)/(R·T).
Passo 2
Vamos transformar 100 g de mistura em número de mols de cada gás:
Massa molar:
Massa molar:
Mols de cada um (tomando base 100 g):
Soma total:
Agora a fração molar de cada:
Passo 3
Em gases ideais, composição volumétrica (vol %) = fração molar × 100. Então:
– Cl₂: 0,7405×100 ≈ 74,05 %
– Br₂: 0,1373×100 ≈ 13,73 %
– O₂: 0,1223×100 ≈ 12,23 %
– Cl₂: 0,7405×100 ≈ 74,05 %
– Br₂: 0,1373×100 ≈ 13,73 %
– O₂: 0,1223×100 ≈ 12,23 %
Pronto, essa é a parte (a).
Passo 4
Para achar a massa molar média da mistura:
Convertendo pra kg/mol: 0,07835 kg/mol.
Agora usa lei dos gases ideais pra densidade (ρ):
Agora usa lei dos gases ideais pra densidade (ρ):
Com p=150 kPa=150 000 Pa, R=8,314 J/(mol·K), T=25 °C=298,15 K:
Resposta
(a) Composição volumétrica:
– Cl₂ ≈ 74,05 %
– Br₂ ≈ 13,73 %
– O₂ ≈ 12,23 %
– Cl₂ ≈ 74,05 %
– Br₂ ≈ 13,73 %
– O₂ ≈ 12,23 %
(b) Massa específica da mistura a 25 °C e 150 kPa: ≈ 4,75 kg/m³