Enunciado

Na tentativa de criar hidrogênio líquido para combustível, uma das propostas é converter água velha simples ( H 2 O ) em gases H 2 e O 2 por eletrólise. Quantas moles de cada um desses gases resultam da eletrólise de 2,0   L de água?

Passo 1

Falaa! Então, o que ele quer saber é quantos moles de H 2 e O 2 tem em 2   L de água H 2 O .

Percebe que em cada molécula de água temos uma molécula de H 2 mais um átomo de O . Vamos esquematizar desse jeito:

n H 2 O → n H 2 + n O

Só que a gente não quer a quantidade de moles de O , mas de O 2 . Mas tudo bem, porque para fazer O 2 usamos o dobro de O , ou seja, O é a metade de O 2 . Assim, podemos dizer que em cada molécula de H 2 O a gente tem metade da molécula de O 2 . Nosso esquema fica

n H 2 O → n H 2 + 1 2 n O 2

A ideia é a gente achar quantos moles de água nós temos, e a partir daí ver quantos moles de O 2 e H 2 temos, seguindo essa proporção do esqueminha.

Passo 2

Primeiro achamos quanto de massa temos em 2   L de água. Vamos usar a massa específica da água que é de 1000   g / l :

ρ H 2 O = m V

1000 = m 2

m = 2000   g

Aí a gente usa a massa molar de H e O para saber quantos mols de água temos nessa quantidade de massa:

M H = 1,008 g m o l

M O = 15,999 g m o l

A massa molar da água vai ser

M H 2 O = 2 M H + M O = 2 1,008 + 15,999 ≈ 18,02   g / m o l

Aí a quantidade de mols de água é

n H 2 O = m M = 200 18.0 2 ≈ 11 1   m o l s

Passo 3

Agora a gente usa as proporções. Para uma molécula de água temos uma de H 2 , então para um mol de água temos 1 mol de H 2 , assim temos 111   m o l s de H 2 .

n H 2 = 11 1   m o l s

Vimos também que em numa molécula de água temos meia molécula de O 2 , então temos a metade do número de mols:

n O 2 = n H 2 o 2 ≈ 55 , 5   m o l

Obs: no gabarito ele usa 110 mols e 55 mols, mas é uma questão de arredondamento. Achamos que fizemos os arredondamentos mais certinhos aqui, tá? 😉

Resposta

n H 2 O = n H 2 = 11 1   m o l s

n O 2 = 55 , 5   m o l s

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