(Mahan) O etileno gasoso,
, reage com o gás hidrogênio na presença de catalisador de platina para formar etano,
, segundo a reação:
Uma mistura de
e
, contendo um número maior de moles de
que de
, tem uma pressão de 52 torr em um volume desconhecido. Depois do gás passar por um catalisador de platina, sua pressão diminui para 34 torr, no mesmo volume e à mesma temperatura. Que fração molar da mistura original corresponde ao etileno?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o enunciado está pedindo. A reação é
Eles misturaram C₂H₄ e H₂ e mediram a pressão total antes (52 torr) e depois de passar pelo catalisador (34 torr), mantendo volume e temperatura fixos. Como a reação consome gases, a pressão cai. Pergunta: “Que fração molar da mistura original é C₂H₄?”
Conteúdo: este exercício usa leis dos gases ideais (P ∝ n, se V e T são constantes) e estequiometria simples (1 mol de cada reagente forma 1 mol de produto).
Conteúdo: este exercício usa leis dos gases ideais (P ∝ n, se V e T são constantes) e estequiometria simples (1 mol de cada reagente forma 1 mol de produto).
Passo 2
Definimos:
-
= número de mols de iniciais -
= número de mols de iniciais
Como
, todo o etileno (
) vai reagir (ele é o reagente limitante).
Passo 3
Escrevendo quantos mols sobram ou se formam:
- Consumimos
mols de , então sobra . - Consumimos também
mols de , sobrando . - Produzimos
mols de .
Portanto, mols totais depois da reação são
Passo 4
Como volume e temperatura não mudam, a pressão total é proporcional ao número de mols:
Substituindo valores:
Passo 5
Da igualdade
temos
Essa é a fração molar de
na mistura inicial.
Resposta
A fração molar de etileno (
) na mistura original é
.