A produção industrial de ácido sulfúrico começa com a queima de enxofre em atmosfera de oxigênio produzindo dióxido de enxofre. Suponha que a mistura gasosa resultante contenha
de gás oxigênio,
de gás dióxido de enxofre e uma pressão total de
. Calcule a fração molar do dióxido de enxofre na mistura e sua pressão parcial?
Passo 1
Vamos resolver um exercício de química envolvendo fração molar e pressão parcial de uma mistura gasosa. Precisamos entender conceitos como moles, massa molar, fração molar e a lei dos gases ideais para calcular a fração molar do dióxido de enxofre (SO₂) na mistura e sua pressão parcial.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o número de moles de cada gás na mistura. Para isso, usamos a fórmula:
onde $ n $ é o número de moles, $ m $ é a massa do gás e $ M $ é a massa molar.
Passo 3
Vamos encontrar a massa molar de cada gás:
- Oxigênio (O₂): A massa molar do oxigênio é aproximadamente $ 32 , \mathrm{g/mol} $.
- Dióxido de enxofre (SO₂): A massa molar do SO₂ é $ 64 , \mathrm{g/mol} $.
Passo 4
Agora, calculamos o número de moles de cada gás:
Para O₂:
Para SO₂:
Passo 5
Em seguida, calculamos a fração molar de cada gás. A fração molar ($ X $) é dada por:
Primeiro, encontramos o número total de moles na mistura:
Passo 6
Agora, calculamos a fração molar do SO₂:
Passo 7
Por fim, usamos a fração molar para encontrar a pressão parcial do SO₂. A pressão parcial ($ P_{gás} $) é dada por:
Então:
Resposta
A fração molar do dióxido de enxofre na mistura é aproximadamente $ 0,534 $ e sua pressão parcial é cerca de $ 1,14 , \mathrm{atm} $.