1- Nos frascos de spray, usavam-se como propelentes compostos orgânicos conhecidos como clorofluorocarbonos. As substâncias mais empregadas eram \mathrm{CClF}_{3} (Fréon 12) e \mathrm{C}_{2} \mathrm{Cl}_{3} \mathrm{~F}_{3} (Fréon 113). Num depósito abandonado, foi encontrado um cilindro supostamente contendo um destes gases. Identifique qual é o gás, sabendo-se que o cilindro tinha um volume de 10,0 \mathrm{~L}, a massa do gás era de 85 g e a pressão era de 2,00 \mathrm{~atm} a 27^{\circ} \mathrm{C}.

Passo 1

O enunciado pede que identifiquemos qual dos dois gases (Fréon 12 ou Fréon 113) está no cilindro, usando os dados do cilindro. Dados fornecidos:
  • Volume do cilindro: V=10,0\\ \mathrm{L}.
  • Massa do gás no cilindro: m=85,0\\ \mathrm{g}.
  • Pressão do gás: P=2,00\\ \mathrm{atm}.
  • Temperatura: 27^\circ\mathrm{C}.
  • As duas substâncias candidatas são: \mathrm{CClF}_3 (Fréon 12) e \mathrm{C}_2\mathrm{Cl}_3\mathrm{F}_3 (Fréon 113).
    Pergunta explícita: identificar qual dos dois gases é o que está no cilindro.

Passo 2

Conceito e fórmula que vamos usar: a lei dos gases ideais, que relaciona pressão, volume, número de mols e temperatura:
PV = nRT.
Aqui:
  • P é a pressão do gás (em \mathrm{atm}),
  • V é o volume (em \mathrm{L}),
  • n é o número de mols (o que queremos achar primeiro),
  • R é a constante dos gases ideais (vou usar R=0,08206\\ \mathrm{L\,atm\,mol^{-1}\,K^{-1}}),
  • T é a temperatura absoluta em kelvin ( \mathrm{K}).
    Passo importante: converter a temperatura de graus Celsius para kelvin:
T = 27^\circ\mathrm{C} + 273{,}15 = 300{,}15\\ \mathrm{K}.

Passo 3

Isolamos n na lei dos gases ideais:
n=\frac{PV}{RT}.
Agora substituímos os valores (sempre usando as unidades compatíveis):
n=\frac{(2{,}00\\ \mathrm{atm})(10{,}0\\ \mathrm{L})}{(0{,}08206\\ \mathrm{L\,atm\,mol^{-1}\,K^{-1}})(300{,}15\\ \mathrm{K})}.
Calculemos o denominador passo a passo:
0{,}08206\times 300{,}15 \approx 24{,}6303.
Agora o quociente:
n \approx \frac{20{,}0}{24{,}6303} \approx 0{,}81197\\ \mathrm{mol}.
Arredondando de forma razoável para três algarismos significativos (dados originais têm 3 sinais relevantes):
n \approx 0{,}812\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Agora calculamos a massa molar (massa molar experimental) do gás no cilindro, usando
M = \frac{m}{n},
onde m é a massa em gramas e n o número de mols. Substituindo:
M = \frac{85{,}0\\ \mathrm{g}}{0{,}81197\\ \mathrm{mol}} \approx 104{,}74\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
Arredondando para três algarismos significativos:
M \approx 104{,}7\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.

Passo 5

Agora calculamos as massas molares teóricas (a partir das massas atômicas aproximadas) de cada candidato, para comparar.
Usarei massas atômicas aproximadas: \mathrm{C}=12{,}01, \mathrm{Cl}=35{,}45, \mathrm{F}=19{,}00 (todas em \mathrm{g\,mol^{-1}}).
Para \mathrm{CClF}_3 (Fréon 12):
M(\mathrm{CClF}_3)=12{,}01 + 35{,}45 + 3\times 19{,}00 = 12{,}01 + 35{,}45 + 57{,}00 = 104{,}46\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
Para \mathrm{C}_2\mathrm{Cl}_3\mathrm{F}_3 (Fréon 113):
M(\mathrm{C}_2\mathrm{Cl}_3\mathrm{F}_3)=2\times 12{,}01 + 3\times 35{,}45 + 3\times 19{,}00
=24{,}02 + 106{,}35 + 57{,}00 = 187{,}37\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.

Passo 6

Comparação final (números obtidos):
  • Massa molar experimental do gás no cilindro: M\approx 104{,}7\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} (Passo 4).
  • Massa molar de \mathrm{CClF}_3 (Fréon 12): 104{,}46\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} (Passo 5).
  • Massa molar de \mathrm{C}_2\mathrm{Cl}_3\mathrm{F}_3 (Fréon 113): 187{,}37\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} (Passo 5).
O valor experimental 104{,}7\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} coincide muito bem com 104{,}46\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} (diferença pequena, compatível com arredondamentos e precisão dos dados), e é muito diferente do valor de 187{,}37\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}. Portanto, pelo critério da massa molar, o gás no cilindro é o composto cuja massa molar teórica é aproximadamente 104{,}46\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.

Passo 7

Observação sobre precisão e procedimento para a prova: o caminho que usamos é padrão — usar a lei dos gases ideais para achar n, dividir a massa medida por n para achar a massa molar experimental e comparar com massas molares teóricas dos candidatos. Em prova, siga esses passos, mantenha atenção às unidades (usar kelvin, L, atm se usar R em 0{,}08206), e sempre calcule massas molares dos candidatos somando massas atômicas. Vai tranquilo — você já tem a técnica e fez tudo passo a passo!

Resposta

Fréon 12: \mathrm{CClF}_3

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