Hidrazina
reage com oxigênio
de acordo com a equação:
Suponha que o oxigênio para combustão da hidrazina estará em um tanque de 450 L à
. Se você deseja a combustão completa de uma amostra de 10 kg de hidrazina, a que pressão deverá encher o tanque para ter oxigênio suficiente?
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede:
- Reação fornecida:
- Volume do tanque:
(o oxigênio estará nesse volume). - Temperatura do oxigênio no tanque:
. - Massa de hidrazina a ser queimada:
. - O que se pede: a pressão
a que o tanque deve ser preenchido com para haver oxigênio suficiente para a combustão completa de de .
Informações relevantes deduzidas do enunciado que serão usadas:
- Converter temperatura para kelvin.
- Converter massa para gramas para usar molaridade em
. - Usar estequiometria da reação para obter moles de
necessários. - Usar a equação dos gases ideais
para relacionar , e .
Passo 2
Calcular o número de mols de
na amostra de
.
Primeiro a massa molar de
. Explicando a ideia: a massa molar é a soma das massas atômicas de todos os átomos na molécula, em unidades de
. Usar valores aproximados:
e
.
Converter a massa
para gramas:
Agora calcular os mols:
Fazendo a divisão (mostrando a conta):
Comentário didático: aqui foi usada a definição de mol — um mol de uma substância tem massa igual à sua massa molar em gramas. Não se esqueça de sempre usar as mesmas unidades (g e g·mol^{-1}) ao calcular moles.
Passo 3
Usar a estequiometria da reação para achar quantos mols de
são necessários.
A equação balanceada mostra que
mol de
consome
mol de
. Portanto:
Explicando: a razão estequiométrica é
, então o número de mols necessários de
é igual ao número de mols de
que se tem.
Passo 4
Relacionar o número de mols de
com a pressão usando a equação dos gases ideais.
A equação dos gases ideais é
onde:
-
é a pressão do gás (unidade dependerá de ), -
é o volume ocupado pelo gás, -
é o número de mols, -
é a constante dos gases, -
é a temperatura em kelvin.
Escolheremos
na forma que usa litros e atm:
Converter a temperatura:
Isolando
:
Substituindo os valores (usar
,
,
,
):
Passo 5
Fazer as contas numéricas passo a passo (sem pular etapas):
Calcular primeiro
:
Multiplicar por
:
Dividir pelo volume
:
Converter para outras unidades úteis (opcional, para visualizar melhor):
-
, logo
- Em bar (onde
), fica cerca de (aproximação).
Interpretação final e dica prática: o resultado indica que o tanque deve ser preenchido com oxigênio a uma pressão bastante alta (da ordem de dezenas de atmosferas) para conter os mols de
necessários no volume de
à temperatura dada. Em problemas de prova, sempre verifique unidades e use a equação dos gases ideais como fizemos aqui.