Qual volume de hidrogênio será produzido a 0,963 bar e
pela reação de
de zinco com excesso de HCl ? Assuma o comportamento ideal para o hidrogênio.
.
Passo 1
O enunciado pede o volume de hidrogênio produzido quando
de zinco reagem com excesso de
, nas condições
e
. Informações do enunciado:
- Massa de zinco:
. - Pressão do gás:
. - Temperatura:
. - Reagente
em excesso (portanto o reagente limitante é o zinco). - Assumir comportamento ideal do hidrogênio (usar a equação dos gases ideais
). - O enunciado menciona
, mas esse valor não corresponde à constante dos gases com unidades usuais; por isso vou usar o valor padrão da constante dos gases na unidade usada para pressão em bar e volume em litros:
O que é pedido: o volume
de
produzido nas condições dadas.
Passo 2
Identificar a reação e a estequiometria para relacionar moles de zinco com moles de
.
A reação entre zinco e ácido clorídrico é:
Interpretação estequiométrica:
mol de
produz
mol de
. Logo, o número de mols de
produzido será igual ao número de mols de zinco consumidos.
Passo 3
Calcular o número de mols de zinco a partir da massa fornecida.
- Massas molares: massa atômica do zinco
. - Número de mols de zinco:
Vamos calcular passo a passo:
Como
mol de
gera
mol de
, temos
Passo 4
Explicar e aplicar a equação dos gases ideais.
A equação dos gases ideais é
onde:
-
é a pressão absoluta do gás (em neste caso), -
é o volume do gás (em ), -
é o número de mols do gás (em ), -
é a constante universal dos gases na unidade consistente com e (aqui ), -
é a temperatura absoluta em kelvin ( ).
Converter a temperatura para kelvin:
Isolar
:
Passo 5
Substituir os valores e calcular
passo a passo.
Valores a usar:
Calcular o produto
:
Agora dividir pela pressão:
Passo 6
Arredondamento, sig figs e interpretação final.
- A massa de zinco foi dada com
algarismos significativos ( ), então a resposta final deve ser dada com aproximadamente algarismos significativos. - Arredondando
para algarismos significativos obtemos .
Motivação breve: isso significa que os
de zinco produzirão aproximadamente
de
nas condições indicadas, assumindo gás ideal.