Enunciado

O inter-halogênio C I F x tem sido usado como combustível de foguete. Ele reage com a hidrazina para formar os gases fluoreto de hidrogênio, nitrogênio e cloro. Em um estudo dessa reação, o gás C I F x foi colocado em um reator rígido e a pressão, aumentada até 1,2 atm. O gás hidrazina foi então introduzido até que a pressão total alcançou 3,0 atm. A reação prosseguiu em temperatura constante até completar-se. A pressão final no reator foi de 6,0 atm, incluindo 0,9 atm devido ao excesso de hidrazina.

  1. Qual é a fórmula do inter-halogênio?
  2. Escreva a equação química para a sua formação.

Passo 1

Bora pra outra, né!

Temos a reação entre o C l F x e a hidrazina ( N 2 H 4 ) formando fluoreto de hidrogênio (HF), nitrogênio ( N 2 ) e cloro ( C l 2 ):

C l F x + N 2 H 4 → H F + N 2 + C l 2

Balanceando:

4   C l F x + x N 2 H 4 → 4 x   H F + x N 2 + 2 C l 2

Como a pressão é diretamente proporcional ao número de mols podemos usá-la para descobrir o x .

Sabemos que quando colocamos o C l F x em um reator rígido e a pressão chegou a 1,2 atm:

P C l F x = 1,2   a t m

Quando adicionamos a hidrazina a pressão foi para 3 atm, ou seja:

P N 2 H 2 = 3,0   a t m - 1,2   a t m = 1,8   a t m

Então, inicialmente nós temos:

P C l F x = 1,2   a t m

P N 2 H 2 = 1,8   a t m

Passo 2

A pressão final no reator é devida aos gases formados e o excesso de hidrazina equivale a 6,0 atm:

P f = P H F + P N 2 + P C l 2 + P N 2 H 2 . e x c e s s o

Lembrando que:

P N 2 H 2 . e x c e s s o = 0,9   a t m

Então:

6,0   a t m = P H F + P N 2 + P C l 2 + 0,9   a t m

5,1   a t m = P H F + P N 2 + P C l 2

Como o cloro veio lá de C l F x , seu número de mols é igual e, por isso:

P C l 2 = P C l F x = 1,2   a t m

E o nitrogênio veio lá da hidrazina:

P N 2 = P N 2 H 2 = 1,8   a t m

Então a pressão final de HF será:

P H F = 5,1 - 1,8 - 1,2 = 2,1   a t m

Usando a relação da equação balanceada:

4   a t m   C l F x - x   a t m   N 2 H 4  

E lembrando que a pressão de hidrazina usada foi de:

N 2 H 2 = 1,8 - 0,9 = 0,9   a t m

Nós podemos achar x simplesmente por:

1,2   a t m   d e   C l F x × x   a t m   N 2 H 4 4   a t m   d e   C l F x = 0,9   a t m   N 2 H 2

Então:

x = 3

Se é assim a fórmula será C l F 3 !

Passo 3

Nós já achamos a equação química no passo 1, certo?

Que é:

4   C l F x + x N 2 H 4 → 4 x   H F + x N 2 + 2 C l 2

Como já sabemos o valor de x:

4   C l F 3 + 3 N 2 H 4 → 12   H F + 3 N 2 + 2 C l 2

E é isso !

Resposta

  1. C l F 3 ;
  2. 4   C l F 3 + 3 N 2 H 4 → 12   H F + 3 N 2 + 2 C l 2 .
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