(Mahan) O etileno gasoso, C2 H4, reage com o gás hidrogênio na presença de catalisador de platina para formar etano, C2 H6, segundo a reação:
C2 H4(g)+H2(g) C2 H6(g)
Uma mistura de C2 H4 e H2, contendo um número maior de moles de H2 que de C2 H4, 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
C2H4(g) + H2(g) longrightarrow C2H6(g)
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).

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 nfinal = (n2 - n1) + n1 = n2 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:
P propto n Longrightarrow PfinalPinicial = nfinalninicial
Substituindo valores:
3452 = n2,n1 + n2,

Passo 5

Da igualdade
n2n1 + n2 = 3452 = 1726,
temos
n1n1 + n2 = 1 - 1726 = 926
Essa é a fração molar de na mistura inicial.

Resposta

A fração molar de etileno ( ) na mistura original é .

Exercícios relacionados