A molécula diclorodifluorometano pode ser transformada na molécula em difluorometano pela reação com hidrogênio molecular, em condições apropriadas gerando também ácido clorídrico, na forma gasosa. Qual seria o volume necessário de hidrogênio molecular, à 225 atm e
, para reagir completamente com 1 tonelada
do gás de partida.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse problema juntos! O enunciado fala sobre uma reação química onde o diclorodifluorometano reage com hidrogênio molecular para formar difluorometano e ácido clorídrico gasoso. Vamos usar conceitos de estequiometria e leis dos gases para descobrir quanto de hidrogênio precisamos. Para isso, vamos precisar balancear a equação química, calcular a quantidade de matéria do reagente inicial e aplicar a lei dos gases ideais para achar o volume do hidrogênio nas condições dadas.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação química da reação e balanceá-la. A reação é:
Diclorodifluorometano + Hidrogênio → Difluorometano + Ácido Clorídrico
Em fórmulas químicas:
Agora, vamos balancear a equação:
Isso significa que para cada mol de
, precisamos de 1 mol de
.
Passo 3
Agora, vamos calcular quantos moles de
temos em 1 tonelada (1000 kg). Primeiro, precisamos saber a massa molar do
:
- Carbono ©: 12 g/mol
- Cloro (Cl): 35,45 g/mol × 2 = 70,90 g/mol
- Flúor (F): 19,00 g/mol × 2 = 38,00 g/mol
Somando:
Agora, convertemos 1000 kg para gramas: 1000 kg × 1000 = 1.000.000 g
Então, os moles de
são:
Passo 4
Como a relação entre
e
é de 1 para 1, também precisamos de 8260 mol de
para reagir completamente.
Passo 5
Agora, vamos usar a lei dos gases ideais para encontrar o volume de
necessário. A lei dos gases ideais é:
Onde:
-
é a pressão (225 atm) -
é o volume que queremos encontrar -
é o número de moles (8260 mol) -
é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K) -
é a temperatura em Kelvin
Primeiro, vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin:
Passo 6
Agora, rearranjamos a equação para resolver
:
Substituindo os valores:
Passo 7
Vamos calcular isso passo a passo:
Resposta
O volume necessário de hidrogênio molecular é aproximadamente 926 litros.