GASES

QUESTÃO 31 Uma certa massa de gás perfeito que se encontra no estado1, caracterizado por p1 = 2,0 atm, V1 = 40 litros e T1 = 400 K, sofre as seguintes transformações: I. isobárica, até que sua temperatura absoluta dobre; II. a seguir, isotérmica, até que o volume ocupado se reduza à metade; III. finalmente, isocórica, até que a pressão se reduza à quarta parte. Os valores finais da pressão, em atm, do volume, em litros e da temperatura, em K, serão, respectivamente, a) 2,0 , 40 , 800 b) 2,0 , 20 , 200 c) 1,0 , 40 , 200 d) 1,0 , 20 , 800 e) 0,50 , 40 , 400

RESOLUÇÃO RESPOSTA: C Estado inicial Estado final V1 = 40L T1 = 400K ISOBÁRICA ISOCÓRICA V1 = 40L T1 = 400K Estado inicial P1 = 2 atm V = 80L T = 800K P = 2 atm V = 40L T = 800K P = 4 atm V = 40L T = 200K P = 1 atm Estado final ISOTÉRMICA RESPOSTA: C

QUESTÃO 32 Analise as considerações a seguir, sendo R = 0,082 L.atm.K-1.mol-1 I. A pressão exercida por 24.6 L de dois mols de um gás a 27ºC é 2 atm. II. 32 g de SO2 em CNTP ocupam um volume de 11,2 L. III. O volume de vapor d’água a 27ºC e 2 atm, formado a partir de 64 g de gás oxigênio, é de 49,2 L. IV. Um mol de gás hidrogênio tem massa de dois gramas, 6,02.1023 moléculas do gás e ocupa um volume de 22,4 L em CNTP. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e II b) I e IV c) III e IV d) I, II e III e) I, II, III e IV.

I. A pressão exercida por 24,6 L de dois mols de um gás a 27ºC é 2 atm. RESOLUÇÃO P . V = n . R . T P . 24,6 = 2 . 0,082 . 300 2 atm P = 49,2 24,6 = CORRETA

Massa Molar do SO2 = 64g/mol II. 32 g de SO2 em CNTP ocupam um volume de 11,2 L. RESOLUÇÃO Massa Molar do SO2 = 64g/mol Na CNTP 64g SO2 32g SO2 1 mol 22,4L 11,2L CORRETA

IV. Um mol de gás hidrogênio tem massa de dois gramas, 6,02 IV. Um mol de gás hidrogênio tem massa de dois gramas, 6,02.1023 moléculas do gás e ocupa um volume de 22,4 L em CNTP. RESOLUÇÃO CORRETA Um mol de gás H2 Massa molar 2g/mol 1 mol de H2 6,02.1023 moléculas Na CNTP Ocupa volume de 22,4L RESPOSTA: E

QUESTÃO 33 a) H2 b) CH4 c) C2H6 d) CO e) C4H10 Cilindros contendo os gases hidrogênio (H2), metano (CH4), etano (C2H6), monóxido de carbono (CO) e butano (C4H10) estão armazenados inadequadamente em local rebaixado, com pouca ventilação. No caso de haver vazamento nos cilindros, um dos perigos é o acúmulo de gás nas partes inferiores, resultando numa atmosfera explosiva e/ou pobre de oxigênio. Entre os gases citados, qual tenderia a se acumular nas partes inferiores do local? (Dados: massas atômicas (u): H = 1,0; C = 1 2,0; N = 14,0; O = 16,0; massa molecular média do ar = 29 - aproximadamente 20% de O e 78% de N2) a) H2 b) CH4 c) C2H6 d) CO e) C4H10

H2 MM = 2g/mol CH4 MM = 16g/mol C2H6 MM = 30g/mol CO MM = 28g/mol RESOLUÇÃO RESPOSTA: E massa molar densidade H2 MM = 2g/mol CH4 MM = 16g/mol C2H6 MM = 30g/mol Maior densidade CO MM = 28g/mol C4H10 MM = 58g/mol

QUESTÃO 34 O estado de um gás ideal pode ser descrito por algumas de suas propriedades: quantidade de matéria expressa em mols, pressão, volume e temperatura. Essas propriedades não são totalmente independentes; estão relacionadas entre si de tal modo que, definindo-se três delas, a quarta torna-se também definida. Considere os gases reais I, II, III e IV (supostos diferentes), cujo comportamento pode ser considerado ideal. Como exemplo, observe as propriedades do gás I: atribuindo-se valores para n1, p1 e T1 fica determinado o valor V1.

Gás I Gás II Gás III Gás IV n1 = 1,00 mol p1 = 1,00 atm T1 = 273 K V1 = 22,4L Gás II p2 = 1,00 atm V2 = 44,8 L T2 = 273 K n2 Gás III n3 = 2,00 mol V3 = 22,4 L T3 = 273 K p3 Gás IV n4 = 1,00 mol p4 = 2,00 atm V4 = 22,4 L T4 Sobre as propriedades dos gases acima, é correto afirmar: a) A comparação dos valores referentes aos diversos gases não leva a conclusões válidas, porque se trata aqui de gases diferentes. b) p1V1 = p3V3 c) n2 = n4 d) p3 = p1 e) T4 = 546K

P . V = n2 . R . T n2 2 mols RESOLUÇÃO Gás II 1 . 44,8 = n2 . 0,082 . p2 = 1,00 atm V2 = 44,8 L T2 = 273 K n2 1 . 44,8 = n2 . 0,082 . 273 n2 = 2 mols

P3 . V = n . R . T P3 2 atm RESOLUÇÃO Gás III P3 . 22,4 = 2 . 0,082 . n3 = 2,00 mol V3 = 22,4 L T3 = 273 K p3 P3 . 22,4 = 2 . 0,082 . 273 P3  2 atm

P . V = n . R . T4 T4 546 K RESOLUÇÃO Gás IV 2 . 22,4 = 1 . 0,082 . T4 n4 = 1,00 mol p4 = 2,00 atm V4 = 22,4 L T4 2 . 22,4 = 1 . 0,082 . T4 T4 = 546 K RESPOSTA: E

QUESTÃO 35 Sobre o estudo dos gases, analise as proposições abaixo. 01) Reconhece-se a lei de Boyle, em uma transformação, desde que se tenha PV = constante, quando a temperatura e a natureza do gás forem constantes. 02) Pode-se verificar que, se o gás tiver comportamento de gás ideal, seu volume molar, nas condições ambiente de temperatura e pressão, será igual a 100 litros. 04) No ar atmosférico, o oxigênio é o gás que entra em maior porcentagem, em mols. 08) Pode-se afirmar que a pressão parcial de um gás, numa mistura gasosa, é dada por Pparcial = x Ptotal, onde x = fração molar. 16) O ar atmosférico tomar-se-á poluído quando tiver % apreciável de compostos orgânicos em fase gasosa.

Uma amostra de gás (n constante) a temperatura constante. 01) Reconhece-se a lei de Boyle, em uma transformação, desde que se tenha PV = constante, quando a temperatura e a natureza do gás forem constantes. RESOLUÇÃO CORRETA Uma amostra de gás (n constante) a temperatura constante. P = k. 1 V Em equação: P = n.R.T V constante(k) Em palavras: “Para uma quantidade fixa de gás ideal a uma dada temperatura constante, a pressão e o volume são inversamente proporcionais.” Comentário: É a lei de Boyle.

Condições ambiente de temperatura e pressão. 02) Pode-se verificar que, se o gás tiver comportamento de gás ideal, seu volume molar, nas condições ambiente de temperatura e pressão, será igual a 100 litros. FALSA RESOLUÇÃO C.A.T.P Condições ambiente de temperatura e pressão. T = 25ºC P = 1 atm V = 100L n = 1 mol R = 0.082 atm.L.K-1.mol-1 PV = n RT V = 1 . 0,082 . 298 1 V = 24,4 Litros

COMPOSIÇÃO DO AR SECO FALSA 04) No ar atmosférico, o oxigênio é o gás que entra em maior porcentagem, em mols. RESOLUÇÃO COMPOSIÇÃO DO AR SECO NOME FÓRMULA PROPORÇÃO Nitrogênio N2 78,08% % em mol Oxigênio O2 20,95% % em mol Argônio Ar 0,934% FALSA

CÁLCULO DAS FRAÇÕES MOLARES CÁLCULO DAS PRESSÕES PARCIAIS 08) Pode-se afirmar que a pressão parcial de um gás, numa mistura gasosa, é dada por Pparcial = x Ptotal, onde x = fração molar. RESOLUÇÃO CORRETA CÁLCULO DAS FRAÇÕES MOLARES = XO2 = nO2 nO2 + nH2 6 6+4 = 6 10 = NO2 = 6 mols 0,6 ou 60% NH2 = 4 mols = XH2 = nH2 nO2 + nH2 4 6+4 = 4 10 = 0,4 ou 40% CÁLCULO DAS PRESSÕES PARCIAIS PO2 = XO2 . PT PT = 10 atm PO2 = 0,6 . 10 = 6 atm PH2 = XH2 . PT PO2 = 0,4 . 10 = 4 atm

Compostos orgânicos em fase gasosa podem ser formados de: 16) O ar atmosférico tomar-se-á poluído quando tiver % apreciável de compostos orgânicos em fase gasosa. RESOLUÇÃO CORRETA Compostos orgânicos em fase gasosa podem ser formados de: Hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, cetonas, haletos orgânicos, aerossóis... SOMATÓRIA: 01 + 08 +16 = 25

QUESTÃO 36 Em um recipiente de capacidade igual a 50 L, a uma temperatura de 300 K, são misturados 3 mols de O2, 1 mol de N2 e 2 mols de NH3. Em relação a essa mistura, é correto afirmar: 01) A densidade do oxigênio, em relação à do nitrogênio, é 1,14 g/cm3, estando esses gases submetidos a uma mesma pressão e temperatura. 02) Dentre esses gases, nas mesmas condições, é a amônia que apresenta maior velocidade de difusão. 04) A pressão total da mistura é aproximadamente 3 atm. 08) A maior pressão parcial exercida é pelo oxigênio. 16) A fração molar do oxigênio é 0,5.

01) A densidade do oxigênio, em relação à do nitrogênio, é 1,14 g/cm3, estando esses gases submetidos a uma mesma pressão e temperatura. RESOLUÇÃO CORRETA = dO2 dN2 MMO2 MMN2 n = 3 mols O2 N2 n = 1 mol = dO2 dN2 32 28 NH3 n = 2 mols 1,14g/cm3 V = 50L = dO2 dN2 T = 300K

Lei de Graham VNH3 > VN2 > VO2 02) Dentre esses gases, nas mesmas condições, é a amônia que apresenta maior velocidade de difusão. RESOLUÇÃO Lei de Graham A velocidade de difusão é inversamente proporcional a raiz quadrada da densidade. velocidade densidade massa molar massa molar MMO2 = 32g/mol VNH3 > VN2 > VO2 MMN2 = 28g/mol massa molar MMNH3 = 17g/mol CORRETA

PV = nT.RT 04) A pressão total da mistura é aproximada-mente 3 atm. RESOLUÇÃO PV = nT.RT n = 3 mols O2 N2 NH3 n = 1 mol n = 2 mols PV = (nO2 + nN2 + nNH3).RT P.50 = (3 + 1 + 2).0,082 . 300 P = 146,7 50  3 atm V = 50L T = 300K CORRETA

08) A maior pressão parcial exercida é pelo oxigênio. CORRETA RESOLUÇÃO fração molar pressão parcial n = 3 mols PT = 3 atm O2 N2 NH3 n = 1 mol n = 2 mols frações molares XO2 = 3 6 XN2 = 1 6 XNH3 = 2 6 maior pressão parcial 3 6 = PO2 = .3 1,5 atm pressões parciais PO2 = XO2.PT 1 6 = PN2 = .3 0,5 atm PN2 = XN2.PT 2 6 = PNH3 = .3 1 atm PNH3 = XNH3.PT

FRAÇÃO MOLAR DO OXIGÊNIO 16) A fração molar do oxigênio é 0,5. RESOLUÇÃO CORRETA FRAÇÃO MOLAR DO OXIGÊNIO n = 3 mols V = 50L T = 300K O2 N2 NH3 n = 1 mol n = 2 mols XO2 = nO2 nO2 + nH2 + nNH3 0,5 3 3 + 1 + 2 = 6 SOMATÓRIA: 01 + 02 + 04 + 08 + 16 = 31

QUESTÃO 37 Sobre gases e a atmosfera pode-se afirmar que: 01) O volume molar de gás a 27oC e 2 atm de pressão é igual a 25 L/mol (Dado: R = 8,2 x 10-2 atm L K-1 mol-1). 02) O nitrogênio atmosférico é matéria-prima para a produção de amônia e é obtido por destilação fracionada do ar líquido. 04) Na atmosfera, o SO2 emitido na queima de combustíveis transforma-se em íons S2-(sulfeto) formando H2S que é um dos principais responsáveis pela chuva ácida, pelo efeito estufa e pelos buracos na camada de ozônio. 08) A temperatura termodinâmica de um gás é inversamente proporcional à energia cinética das moléculas que o constituem. 16) A quantidade de matéria presente em certo volume de gás a 1 atm e 273 K é 1,0 mol. Dobrando-se a pressão e a temperatura, a relação entre o volume e a quantidade de matéria NÃO se altera.

01) O volume molar de gás a 27oC e 2 atm de pressão é igual a 25 L/mol (Dado: R = 8,2 x 10-2 atm L K-1 mol-1). RESOLUÇÃO PV = nRT T = 27ºC + 273 = 300k nRT P V = V = 1.0,082.300 2 P = 2 atm n = 1 mol 12,3 Litros FALSA

02) O nitrogênio atmosférico é matéria-prima para a produção de amônia e é obtido por destilação fracionada do ar líquido. RESOLUÇÃO 1º O nitrogênio é obtido por destilação fracionada. O ar é comprimido e resfriado até atingir o estado líquido; a seguir passa por destilação fracionada. 2º N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) CORRETA

S + O2 SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O H2SO4 RESOLUÇÃO 04) Na atmosfera, o SO2 emitido na queima de combustíveis transforma-se em íons S2-(sulfeto) formando H2S que é um dos principais responsáveis pela chuva ácida, pelo efeito estufa e pelos buracos na camada de ozônio. RESOLUÇÃO O “S” é a impureza dos combustíveis fósseis. A sua combustão produz SO2. S + O2 SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O H2SO4 FALSA

é diretamente proporcional a 08) A temperatura termodinâmica de um gás é inversamente proporcional à energia cinética das moléculas que o constituem. RESOLUÇÃO A temperatura é diretamente proporcional a energia cinética. T Ec FALSA

PV = nRT = RT P V n V n V1 n1 = RT P R2T 2P = 1 RESOLUÇÃO 16) A quantidade de matéria presente em certo volume de gás a 1 atm e 273 K é 1,0 mol. Dobrando-se a pressão e a temperatura, a relação entre o volume e a quantidade de matéria NÃO se altera. RESOLUÇÃO = RT P V n PV = nRT T = 273K P = 1 atm n = 1 mol V n V1 n1 = RT P R2T 2P A relação entre o volume e a quantidade de matéria “n” – não se altera. = 1 CORRETA SOMATÓRIA: 01 + 02 + 04 + 08 + 16 = 31

QUESTÃO 38 O gráfico representa evoluções de um gás ideal. P(atm) v(l) A D C B 8 4 2 1 2 4 Analise o gráfico e marque as afirmativas corretas. Some os valores correspondentes.

01) A evolução AB é isocórica. 02) A evolução BC é isométrica. 04) A evolução AC é isotérmica. 08) Durante a evolução AB, a temperatura do gás sofre redução de valor. 16) Se a temperatura do gás no ponto C é 300 K, a temperatura no ponto B será 75 K.

Evolução isocórica 01) A evolução AB é isocórica. CORRETA RESOLUÇÃO A Ponto A ® V = 1L 8 4 2 P(atm) Evolução isocórica volume constante A D C B Ponto B ® V = 1L 1 2 4 v(l) CORRETA

Evolução isobárica 02) A evolução BC é isométrica. FALSA RESOLUÇÃO A D 8 4 2 P(atm) Evolução isobárica Ponto B P = 2 atm A D C B pressão constante Ponto C P = 2 atm 1 2 4 v(l) FALSA

temperatura constante 04) A evolução AC é isotérmica. RESOLUÇÃO 8 4 2 P(atm) A D C B pV 8 x 1 = 8 = temperatura constante = pV K pV = 2 x 4 = 8 Evolução isotérmica 1 2 4 v(l) CORRETA

= PAVA TA PBVB TB RESOLUÇÃO 08) Durante a evolução AB, a temperatura do gás sofre redução de valor. RESOLUÇÃO Fixamos uma temperatura para o ponto A: TA = 200K = PAVA TA PBVB TB 8 4 2 P(atm) A D C B = 8 . 1 200 2 . 1 TB = 400 8 TB = TB 50K A temperatura reduz de 200K para 50K. 1 2 4 v(l) CORRETA

CORRETA = PBVB TB PCVC TC SOMATÓRIA: 01 + 04 + 08 + 16 = 29 16) Se a temperatura do gás no ponto C é 300 K, a temperatura no ponto B será 75 K. RESOLUÇÃO CORRETA = PBVB TB PCVC TC 8 4 2 P(atm) A D C B = 2 . 1 TB 2 . 4 300 = 2 . 300 2 . 4 TB = TB 75K 1 2 4 v(l) SOMATÓRIA: 01 + 04 + 08 + 16 = 29