Enunciado

Um litro de gás cloro, em 1 atm e 298 K, reage completamente com1,00 L de gás nitrogênio e 2,00 L de gás oxigênio na mesma temperatura e pressão. Forma-se um único produto gasoso, que enche um frasco de 2,00 L, em 1,00 atm e 298 K. Use essas informações para determinar as seguintes características do produto: a) sua fórmula empírica; b) sua fórmula molecular; c) a fórmula de Lewis mais favorável com base em argumentos de carga formal (o átomo central é N); d) a forma da molécula.

Passo 1

Letra a)

Primeiramente devemos obter o número de mols do gás cloro, e para isso utilizaremos a equação geral dos gases ideais:

P V = n R T

Temos a pressão em atm, o volume em L, a constante dos gases (R = 0,08206 L.atm.K-1) e temperatura em kelvin. Assim:

1,00   a t m ⋅ 1,00   L = n C l ⋅ 0,08206   a t m . L . K - 1 . m o l - 1 ⋅ 298   K

n C l = 4,09 ⋅ 10 - 2   m o l

Passo 2

Com condições semelhantes, vamos calcular o número de mols do gás nitrogênio:

1,00   a t m ⋅ 1,00   L = n N ⋅ 0,08206   a t m . L . K - 1 . m o l - 1 ⋅ 298   K

n N = 4,09 ⋅ 10 - 2   m o l

Passo 3

Apenas alterando o volume, vamos calcular o número de mols do gás nitrogênio:

1,00   a t m ⋅ 2,00   L = n O ⋅ 0,08206   a t m . L . K - 1 . m o l - 1 ⋅ 298   K

n O = 8,18 ⋅ 10 - 2   m o l

Passo 4

Desse modo, temos a seguinte fórmula empírica para o composto:

C l 0,0409 N 0,0409 O 0,0818

Dividindo pelo menor subscrito da fórmula, temos:

C l N O 2

Passo 5

Letra b)

Como o número de mols de gás do produto é de 0,0818 mol. A fórmula molecular do composto é o mesmo que a formular empírica, assim:

C l N O 2

Passo 6

Letra c)

O número de elétrons de valência em N é de 5, Cl é de 7 e O é de 6. Assim, o número de elétrons de valência na molécula de ClNO2 é de 24.

Com N sendo o átomo central, a estrutura de Lewis se forma da seguinte forma:

Passo 7

Letra d)

O átomo de N central possuí três elétrons de ligação (a ligação dupla é considerada uma ligação única), assim, sua geometria é a trigonal planar:

Resposta

a) C l N O 2 ;

b) C l N O 2 ;

c) ;

d) .

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