Exercícios sobre cálculo do volume parcial de um gás
Com estes exercícios sobre cálculo do volume parcial de um gás, isto é, o espaço que um gás ocupa em um recipiente quando submetido à pressão total da mistura gasosa.
Publicado por: Diogo Lopes DiasQuestões
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Questão 1
Uma mistura gasosa foi formada pela adição dos gases SO2, N2O e CH4 a um recipiente com capacidade de 40 L. Os gases que foram misturados apresentavam, respectivamente, pressões parciais iguais a 0,90 atm, 1,30 atm e 1,20 atm. Qual das alternativas a seguir indica, nessa ordem, o volume parcial de cada um desses gases?
a) 16; 11; 13
b) 15,3; 10,59; 14,11
c) 10,59; 15,3; 14,11
d) 11; 16; 13
e) 13; 11; 16
Letra c). A partir dos dados fornecidos pelo exercício, devemos realizar os seguintes passos para determinar os volumes parciais dos gases:
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Volume total (balão) = 40 L
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Pressão parcial do SO2 = 0,9 atm
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Pressão parcial do N2O = 1,3 atm
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Pressão parcial do CH4 = 1,2 atm
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Volume parcial do SO2 = ?
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Volume parcial do N2O = ?
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Volume parcial do CH4 = ?
1º Passo: determinar a pressão total dos gases misturados.
Para isso, basta somar as pressões fornecidas de cada gás:
PT = PSO2 + PN2O + PCH4
PT = 0,9 + 1,3 + 1,2
PT = 3,4 atm
2º Passo: utilizar a pressão total, a pressão do SO2 e o volume total da mistura na seguinte expressão para determinar o volume parcial do SO2:
VO2 = PSO2
VT PTVO2 = 0,9
40 3,4VO2 .3,4 = 40 . 0,9
VO2 = 36
3,4VO2 = 10,59 L
3º Passo: utilizar a pressão total, a pressão do N2O e o volume total na seguinte expressão para determinar o volume parcial do N2O:
VN2O = PN2O
VT PTVN2O = 1,3
40 3,4VN2O .3,4 = 40 . 1,3
VN2O = 52
3,4VN2O = 15,3 L
4º Passo: utilizar a pressão total, a pressão do CH4 e o volume total na expressão a seguir para determinar o volume parcial do CH4:
VCH4 = PCH4
VT PTVO2 = 1,2
40 3,4VCH4 =.3,4 = 40 . 1,2
VCH4 = 48
3,4VCH4 = 14,11 L
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Questão 2
Uma mistura gasosa formada pelos gases metano e butano foi adicionada a um determinado recipiente com volume de 60 L e, logo em seguida, aquecida até a temperatura de 127 oC a uma pressão de 3 atm. Sabendo que o número de mol de metano utilizado na mistura foi de 5 mol, qual é o valor do volume parcial do butano nessa mistura?
a) 2,25 L
b) 3,25 L
c) 4,25 L
d) 5,25 L
e) 6,25 L
Letra d). Para determinar os volumes parciais, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos pelo exercício:
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Pressão total = 3 atm
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Volume total = 60 L
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Temperatura do sistema = 127 oC
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Número de mol de metano = 5 mol
⇒ 1º Passo: Determinar o número de mol total da mistura.
Para isso, basta utilizar os valores da pressão, volume e temperatura na seguinte expressão:
P.V = nT.R.T
3.60 = nT.0,082.400
3.60 = nT.32,8
nT = 180
32,8nT.= 5,48 mol
⇒ 2º Passo: Determinar o número de mol do butano (nC4H10).
Para isso, basta utilizar o número de mol total e o número de mol do metano na expressão a seguir:
nT = nCH4 + nC4H10
5,48 = 5 + nC4H10
nC4H10 = 5,48 – 5
nC4H10 = 0,48 mol
⇒ 3º Passo: Determinar o volume do butano.
Para calcular o volume parcial do butano, basta utilizar o volume total fornecido, o número de mol total e o número de mol do butano, calculados anteriormente, na expressão a seguir:
VC4H10 = nCH4
VT nTVC4H10 = 0,48
60 5,48VC4H10 .5,48 = 60 . 0,48
VC4H10 .5,48 = 28,8
VC4H10 = 28,8
5,48VC4H10 = 5,25 L
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Questão 3
(Furg) O ar é uma mistura de gases. Mais de 78% dessa mistura é de nitrogênio. O oxigênio representa cerca de 21%. O argônio 0,9% e o dióxido de carbono 0,03%. O restante é constituído de outros gases. O volume ocupado pelo oxigênio nessa mistura, em um ambiente de 10 L, é:
a) 2,1 L
b) 4,7 L
c) 10 L
d) 17,7 L
e) 22,4 L
Letra c). O volume ocupado pelo oxigênio, assim como todo gás, é sempre o mesmo do ambiente em que ele se encontra. Como esse gás está em um ambiente de 10L, seu volume é de 10L.
Caso o exercício tivesse questionado o valor do volume parcial do oxigênio na mistura, bastaria utilizar o volume total (10 L) e a fração molar do oxigênio (21% ou 0,21) na expressão a seguir:
VO2 = XO2
VTVO2 = 0,21
10VO2 = 10 . 0,21
VO2 = 2,1 L
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Questão 4
(Unimes-SP) Um balão de 33,6 L contém uma mistura gasosa com massa de 40 g. A pressão total do sistema é 0,8 atm e sua constituição, em massa, é: 44% de CO2, 42% de N2 e 14% de CO. O volume parcial do N2 em litros é:
Dados: C=12; O=16; N=14.
a) 33,6
b) 16,8
c) 11,2
d) 5,6
e) n.d.a
Letra b). Para determinar o volume parcial do N2, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos no exercício:
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Volume total (balão) = 33,6 L
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Massa da mistura = 40 g
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Pressão total = 0,8 atm
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Fração molar do CO2 = 44% ou 0,44 em massa
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Fração molar do N2 = 42% ou 0,42 em massa
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Fração molar do CO = 14% ou 0,14 em massa
Obs.: Como as frações molares são em massa, não podemos utilizar a expressão a seguir para determinar o volume parcial do N2:
VN2 = XN2
VTAssim, a partir dessa informação, devemos resolver da seguinte forma:
⇒ 1º Passo: Determinar a massa de CO2.
Para isso, basta multiplicar sua porcentagem fornecida pela massa total:
mCO2 = 40.0,44
mCO2 = 17,6 g
⇒ 2º Passo: Determinar a massa de N2.
Para isso, basta multiplicar sua porcentagem fornecida pela massa total:
mN2 = 40.0,42
mN2 = 16,8 g
⇒ 3º Passo: Determinar a massa de CO.
Para isso, basta multiplicar sua porcentagem fornecida pela massa total:
mCO = 40.0,14
mCO = 5,6 g
⇒ 4º Passo: Determinar o número de mol do CO2.
Obs.: A massa molar do CO2 é obtida pela multiplicação de um carbono e sua massa, somada à multiplicação de dois oxigênios pela sua massa.
Para isso, basta dividir a massa encontrada anteriormente pela sua massa molar:
nCO2 = 17,6
44nCO2 = 0,4 mol
⇒ 5º Passo: Determinar o número de mol do N2.
Obs.: A massa molar do NO2 é obtida pela multiplicação entre dois nitrogênios e sua massa.
Para isso, basta dividir a massa encontrada anteriormente pela sua massa molar:
nN2 = 16,8
28nN2 = 0,6 mol
⇒ 6º Passo: Determinar o número de mol do CO.
Obs.: A massa molar do CO é obtida pela multiplicação de um carbono e sua massa, somada à multiplicação de um oxigênio pela sua massa.
Para isso, basta dividir a massa encontrada anteriormente pela sua massa molar:
nCO = 5,6
28nCO = 0,2 mol
⇒ 7º Passo: Determinar o número de mol total (nT) da mistura.
Para isso, basta utilizar os números de mol encontrados anteriormente na expressão a seguir:
nT = nCO2 + nN2 + nCO
nT = 0,4 + 0,6 + 0,2
nT = 1,2 mol
⇒ 8º Passo: Determinar o volume parcial do N2 na mistura utilizando o volume total, o número de mol do N2 e o número de mol total na seguinte expressão:
VN2 = nN2
VT nTVN2 = 0,6
33,6 1,2VN2 .1,2 = 33,6 . 0,6
VN2 .1,2 = 20,16
VN2 = 20,16
1,2VN2 = 16,8 L
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