Resoluções de Atividades - Educacional · Assim, a massa de hidrazina (N 2 H 4) impura é 1700g....

Resoluções de Atividades

VOLUME 4 | QUÍMICA

1a Série – Ensino Médio | 1

Sumário

Capítulo 25 – Cálculo estequiométrico II ............................................................1

Capítulo 26 – Cálculo estequiométrico III ......................................................... 6

Capítulo 27 – Estudo dos gases I ..................................................................... 20

Capítulo 28 – Estudo dos gases II .....................................................................22

Capítulo 29 – Estudo dos gases III ................................................................... 28

Capítulo 30 – Estudo dos gases IV .................................................................. 34

Capítulo 25 Cálculo estequiométrico II

01 CaCO3 (M = 100g/mol), CaO (M = 56g/mol).

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

↓ ↓

100g 56 · 0,8g

1000g m

rendimento dado

m = 1kg = 1000g m = ?

r = 80% = 0,8

mg

g

m g de CaO

=⋅ ⋅

= ⋅ ⋅

∴ =

1000 56 0 8100

10 56 0 8

448

,,

∆

Assim, a massa de óxido de cálcio produzida é de 448g.

02 B

CaCO3 (M = 100g/mol), CaO (M = 56g/mol).

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

↓ ↓

100g 56g · r

20g 10g

rendimento pedido

m = 20g m = 10g

r = ?

r r ou=⋅

⋅= ∴ =

100 1056 20

100112

0 892 89 2, , %

∆

Assim, o rendimento aproximado da reação é 89%.

03 Zn (M = 65g/mol), H2 (M = 2g/mol).

Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)

↓ ↓

65g 2g · r

65kg 1,5kg

rendimento pedido

m = 65kg m = 1,5kgr = ?

r r ou=⋅

⋅= ∴ =

65 1 52 65

1 52

0 75 75, ,

, %

Assim, o rendimento da reação é de 75%.

Atividades para Sala

04 E

Ca(OH)2 (M = 74g/mol), CaSO4 (M = 136g/mol)

Ca(OH)2(aq) + H2SO4(aq) CaSO4(s) + 2H2O(l)

↓ ↓

74g 136g

740 · 0,8g m

pureza dada

m = 740g

p = 80% = 0,8, visto que, 20% são impurezas

m = ?

mg g

g

m g de CaSO

=⋅ ⋅

=⋅ ⋅

= ⋅

∴ =

740 0 8 13674

74 8 13674

8 136

1088 4

,

Logo, a massa de CaSO4 produzida é de 1088g.

05 B

NH4NO3 (M = 80g/mol), N2O (M = 44g/mol)

NH4NO3(s) N2O(g) + 2H2O(g)

↓ ↓

80g 44g

4g · p 2g

m = 2gm = 4gp = ?

∆

pureza dada

p p ou=⋅

= ∴ =⋅

80 24

8088

0 9 9044

, %

Assim, a porcentagem de pureza do nitrato de amônio (NH4NO3) é de 90%.

06 H2 (M = 2g/mol), H2O (M = 18g/mol)

H2(g) + 12

O2(g) H2O(g)

↓ ↓

2g 18 · 0,5g

200g m

m = ?m = 200g r = 50% = 0,5

rendimento dado

mg

g m g de H O=⋅ ⋅

= ⋅ ⋅ ∴ =200 18 0 5

2100 18 0 5 900 2

,,

Assim, a massa de água (H2O) produzida é 900g.

2 | 1a Série – Ensino Médio

VOLUME 4 | QUÍMICA

07 HCl (M = 36,5g/mol), NaCl (M = 58,5g/mol).

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

↓ ↓

36,5g 58,5g

365g · 0,5 m

pureza dada

m = 365gp = 50% = 0,5

m = ?

mg g

g

m g de NaC

=⋅ ⋅

=⋅ ⋅

= ⋅

∴ =

365 0 5 58 536 5

36 5 5 58 536 5

5 58 5

292 5

, ,,

, ,,

,

, ll

Assim, a massa de NaCl produzida é de 292,5g.

08 B

Mg(OH)2 (M = 58g/mol), MgCl2 (M = 95g/mol)

Mg(OH)2(col.) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2H2O(l)

↓ ↓

58g 95g

12,2g · p 16g

pureza pedida

m = 12,2gp = ?

m = 16g

pg

p ou=⋅⋅

= ∴ =58 16

12 2 95928

1150 8 80

,, %

Assim, a pureza do medicamento (Mg(OH)2) é 80%.

09 D

I. Cálculo da massa de calcário com 80% de pureza:

Para neutralizar uma tonelada de H2SO4, é necessário uma tonelada de CaCO3. Para neutralizar 10.000 tone-ladas de H2SO4, serão necessárias 10.000 toneladas de CaCO3.

Cada caminhão carrega 30 toneladas, contendo 80% de CaCO3. A massa de CaCO3 carregada será:

30 toneladas 100% x 80% x = 24 toneladas de CaCO3

II. Cálculo do número de caminhões necessários para carregar 10.000 toneladas:

1 caminhão 24 toneladas y 10.000 toneladas y = 416 caminhões

Dessa forma, o número de caminhões é de aproximada-mente 400.

10 A

Fe2O3 (M = 160g/mol), Fe (M = 56g/mol).

Fe2O3(s) + 3C(s) 2Fe(s) + 3CO(g)

↓ ↓

160g 2 · 56 · 0,8g

4,8ton m

rendimento dado

m = 4,8tonm = ?

r = 80% = 0,8

mton ton

mton

m

=⋅ ⋅ ⋅

=⋅ ⋅

∴ = ∴ =

4 8 2 56 0 8160

4 8 56 0 880

215 0480

2 688

, , , ,

,, tton ou m kg de Fe∴ = 2688

Assim, a massa de Fe produzida é de 2688kg.

11 E

NaNO3 (M = 85g/mol), H2SO4 (M = 98g/mol)

NaNO3(s) + H2SO4(aq) → NaHSO4(aq) + HNO3(aq)

↓ ↓

85g 98g

340g · 0,75 m

pureza dada

m = 340g m = ?p = 75% = 0,75

mg g

m g de H SO

=⋅ ⋅

=

∴ =

340 0 75 9885

2499085

294 2 4

,

Assim, a massa de H2SO4 consumida é de 294g.

12 A

C2H5OH (M = 46g/mol), H2O (M = 18g/mol)

C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O

↓ ↓

46g 3 · 18g · r

184g 54g

rendimento pedido

m = 54gm = 184gr = ?

r r ou=⋅⋅ ⋅

=⋅⋅

= ∴ =46 54

184 3 1846 3

184 346

1840 25 25, %

Assim, o rendimento da reação é 25%.

Atividades Propostas

01 a) A reação equacionada a seguir é de dupla-troca.

Na2CO3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2CO3(aq)

b) Na2CO3 (M = 106g/mol), H2SO4 (M = 98g/mol).

Na2CO3(aq) H2SO4(aq)

↓ ↓

106g 98g

0,5 · m 4,9ton

pureza dada

m = ? m = 4,9tonp = 50% = 0,5

mton ton ton

m tonelad

=⋅

⋅=

⋅∴

⋅

∴ =

106 4 90 5 98

106 4 949

10 6 4949

10 6

,,

, ,

, aas de Na CO2 3.

Assim, a massa de Na2CO3 necessária para neutralizar todo ácido sulfúrico (H2SO4) é de 10,6 toneladas.

VOLUME 4 | QUÍMICA


02 a) A equação da reação é dada por:

NH3(g) + CH4(g) → HCN(g) + 3H2(g)

b) I. Cálculo da massa do reagente NH3(g):

NH3(M = 17g/mol) HCN(M = 27g/mol)

NH3(g) HCN(g)

↓ ↓

17g 27 · 0,8g

m 2,7kg

rendimento dado

m = ? m = 2,7kgr = 80% = 0,8

mkg kg kg

m kg ou g d

=⋅

⋅=

⋅⋅

=

∴ =

17 2 70 8 27

1 7 270 8 27

1 70 8

2 125 2125

,,

,,

,,

, ee NH g3( )

Assim, a massa do reagente NH3 é 2,125kg ou 2125g.

II. Cálculo da massa do reagente CH4(g):

CH4(M = 16g/mol) HCN(M = 22g/mol)

CH4(g) HCN(g)

↓ ↓

16g 27 · 0,8g

m 2,7kg

rendimento dado

m = ? m = 2,7kgr = 80% = 0,8

mkg kg kg

m kg ou g de CH

=⋅⋅

=⋅

⋅=

∴ =

16 2 727 0 8

1 6 2727 0 8

1 60 8

2 2000 4

,,

,,

,,

(( )g

Assim, a massa do reagente CH4 é 2kg ou 2000g.

03 a) Cálculo da massa da hidrazina (N2H4):

N2H4 (M = 32g/mol), HNO3 (M = 63g/mol), H2O (M = 18g/mol).

7H2O2 + N2H4 2HNO3 + 8H2O

↓ ↓

32g 2 · 63 · 0,8g

m · 0,75 3,78kg

m = ? m = 3,78kgp = 75% = 0,75 r = 80% = 0,8

rendimento dado

pureza dada

mkg kg

m kg ou g de N H

=⋅⋅ ⋅ ⋅

=

∴ =

32 3 780 75 2 63 0 8

128 9675 6

1 7 1700 2 4

,, ,

,,

, ..

Assim, a massa de hidrazina (N2H4) impura é 1700g.

b) Cálculo da massa de água (H2O) formada:

HNO3(M = 63g/mol H2O(M = 18g/mol)

2HNO3 8H2O

↓ ↓

2 · 63g 8 · 18g

3,78kg m

m = 3,78kg m = ?

mkg kg

m kg ou g de H O

=⋅ ⋅⋅

=

∴ =

3 78 8 182 63

544 32126

4 32 4320 2

, ,

, .

Assim, a massa da água (H2O) produzida é 4320g.

04 a) BaSO4 (M = 233g/mol), BaCO3 (M = 197g/mol).

A equação da reação que ocorre no forno de calcina-ção é:

BaSO4(s) + 4C(s) ∆ 4CO(g) + BaS(s)

b) Equações das reações que ocorrem no forno de car-bonatação:

BaSO4(s) + 4C(s) ∆ 4CO(g) + BaS(s)

BaS(s) + Na2CO3(s)

∆ BaCO3(s) + Na2S(s)

BaSO4(M = 233g/mol) BaCO3(M = 147g/mol)

BaSO4(s) + 4C(s) + Na2CO3(s) BaCO3(g) + Na2S(s)

↓ ↓

233g 197 · 0,5g

4,66kg m

rendimento dado

m = 4,66kg m = ?r = 50% = 0,5

mkg kg

m kg de BaCO=⋅ ⋅

= ∴ =4 66 197 0 5

233459 01

2331 97 3

, , ,, .

Assim, a massa de carbonato de bário (BaCO3) obtida é 1,97kg.

05 I. A equação da reação:

HgS (M = 232,5g/mol), Hg (M = 200,5g/mol)

4HgS(s) + 4CaO(s) 4Hg(l) + CaSO4(s) + 4CaS(s)

II. Cálculo da massa de mercúrio (Hg):

4HgS(s) 4Hg(l)

↓ ↓

4 · 232,5g 4 · 200,5 · 0,8g

465kg m

rendimento dado

m = 465kg m = ?r = 80% = 0,8

mkg kg

m kg de Hg=⋅ ⋅

= ∴ =465 200 5 0 8

232 574586

232 5320 8

, ,, ,

,

Assim, a massa de mercúrio produzida é 320,8kg.

06 D

luminol composto IV

↓ ↓

177g 164 · 0,7g

54g m

m = 54g m = ?r = 70% = 0,7

rendimento dado

mg g

m g do composto IV

=⋅ ⋅

=

∴ =

54 164 0 7177

6199 2177

35

, ,

Assim, a massa do composto IV obtida é 35g.

07 A

CaCO3 (M = 100g/mol), CaO (M = 56g/mol).

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

↓ ↓

100g 56 · 0,9g

200g m

m = 200g m = ?r = 90% = 0,9

rendimento dado

mg

g

m g de CaO

=⋅ ⋅

= ⋅ ⋅

∴ =

200 56 0 9100

2 56 0 9

100 8

,,

,

∆

Assim, a massa de óxido de cálcio produzida é 100,8g.


VOLUME 4 | QUÍMICA

08 E

NaHCO3 (M = 84g/mol), Na2CO3 (M = 106g/mol)

2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

↓ ↓

2 · 84g 106g · r

2g 1,06g

m = 2g m = 1,06gr = ?

rendimento pedido

∆

r

r g ou

=⋅ ⋅

⋅=

⋅

∴ =

2 84 1 062 106

0 84 106106

0 84 84

, ,

, %


09 B

C7H6O3 (M = 138g/mol), C9H8O4 (M = 180g/mol).

t

C7H6O3 + C4H6O3 C9H8O4 + C2H4O2

↓ ↓

138g 180 · 0,8g

1,38ton m

m = 1,38ton m = ?r = 80% = 0,8

rendimento dado

mton ton

m ton

m

=⋅ ⋅

=⋅ ⋅

∴ = ⋅

∴ =

1 38 180 0 8138

138 1 8 0 8138

1 8 0 8

1 44

, , , ,, ,

, tton

Assim, a massa de "aspirina" produzida é 1,44 toneladas.

10 D

Ca2S (M = 159g/mol), Cu (M = 63,5g/mol)

Cu2S(s) + 2Cu2O(s) 6Cu(s) + SO2(g)

↓ ↓

159g 6 · 63,5g

200 · 0,795g m

m = 200g m = ?

p = 79,5% = 0,795, visto que, 20,5 é impureza

pureza dada

mg g

m g de Cu=⋅ ⋅ ⋅

= ∴ =200 0 795 6 63 5

15960579

159381

, ,

Assim, a massa de cobre (Cu) produzida é 381g.

11 C

H3PO4 (M = 98g/mol), CaO (M = 56g/mol).

2H3PO4(aq) + 3CaO(s) Ca3(PO4)2(s) + 3H2O(l)

↓ ↓

2 · 98g 3 · 56g

24,5 · 0,8ton m

m = 24,5ton m = ?

p = 80% = 0,8

pureza dada

mton ton

ton

m tonel

=⋅ ⋅ ⋅

⋅=

⋅ ⋅= ⋅ ⋅

∴ =

24 5 0 8 3 562 98

0 8 3 284

0 8 3 7

16 8

, , ,,

, aadas

Assim, a massa de óxido de cálcio (CaO) necessária para

reagir é 16,8 toneladas.

12 E

Nox ↓redução

Nox ↑oxidação

+3

+2 +4

0

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Após análise da equação, concluí-se que:

I. (V) O ferro (Fe) é obtido por redução da hematita

(Fe2O3).

II. (F) Ocorre uma reação de oxirredução.

III. (V) Conforme os cálculos:

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

↓ ↓

160g 2 · 56 · 0,75g

1000 · 0,4kg 1,06g

m = 1ton = 1000kg m = ?

P = 40% = 0,4r = 75% = 0,75

rendimento dado

pureza dada

mkg kg kg

m k

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

=⋅ ⋅ ⋅

=

∴ =

1000 0 4 2 56 0 75160

4 2 56 75160

33600160

210

, ,

gg de Fe

IV. (F) No monóxido de carbono (CO), o carbono sofre

oxidação.

13 E

C(M = 12g/mol)

C(s) + O2(g) CO2(g)

↓ ↓

12g 6 · 1023 moléculas

10.000 · 0,8g x

m = 10kg = 10000g

no de moléculas (x) = ?

r = 80% = 0,8

x

x mol culas

=⋅ ⋅ ⋅

=⋅ ⋅

∴ = ⋅

10 000 0 8 6 1012

1000 8 102

4 10

23 23

26

. ,

é

Assim, são obtidas 4 · 1026 moléculas de CO2.

VOLUME 4 | QUÍMICA


14 A

C2H4 (M = 28g/mol), C2H4O (M = 44g/mol).

C2H4 + 12

O2 C2H4O

↓ ↓

28g 44g · r

28kg 22kg

m = 28kg m = 22kgr = ?

rendimento pedido

r r ou=⋅⋅

= ∴ =28 2228 44

2244

0 5 50, %

Assim, o rendimento do processo é 50%.

15 D

H2SO4 (M = 98g/mol), CaSO4 (M = 136g/mol).

H2SO4(aq) + Ca(OH)2(aq) CaSO4(s) + 2H2O(l)

↓ ↓

98g 136 · 0,9g

39,2g m

m = 39,2g m = ?r = 90% = 0,9

rendimento dado

mg g

m g

m g de

=⋅ ⋅

=⋅ ⋅

∴ = ⋅ ⋅

∴ =

39 2 136 0 998

392 13 2 0 998

4 13 2 0 9

48 96

, , , ,, ,

, CCaSO4

Assim, a massa de sulfato de cálcio (CaSO4) produzida é 48,96g.

16 C

KClO3 (M = 122,5g/mol), O2 (M = 32g/mol).

2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)

↓ ↓

2 · 122,5g 3 · 32g

2,45g · p 0,72g

m = 2,45g m = 0,72gp = ?

pureza pedida

∆

pg

p ou=⋅ ⋅

⋅ ⋅= ∴ =

2 122 5 0 722 45 3 32

176 4235 2

0 75 75, ,

,,,

, %

Assim, a amostra de KClO3 apresenta uma pureza de 75%.

17 A

Ca(OH)2 (M = 74g/mol), CaSO4 (M = 136g/mol).

Ca(OH)2(aq) + H2SO4(aq) CaSO4(s) + 2H2O(l)

↓ ↓

74g 136g

185 · 0,6g m

m = 185g m = ?

p = 60% = 0,6, visto que, 40% é impurezas.

pureza dada

m

g gm g de CaSO=

⋅ ⋅= ∴ =

185 0 6 13674

1509674

204 4

,.

Assim, a massa de sulfato de cálcio (CaSO4) obtida é 204g.

18 D

NaOH (M = 40g/mol), NaCl (M = 58,5g/mol).

NaOH(s) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

↓ ↓

40g 58,5g

200g · p m = 234g

m = 200g m = 234gP = ?

pureza pedida

p p ou=⋅⋅

= ∴ =40 234

200 58 59360

117000 8 80

,, %

Assim, a pureza da soda cáustica é 80%.

19 A

Na (M = 23g/mol), NaOH (M = 40g/mol).

Na(s) + H2O(l) NaOH(aq) + 12

H2(g)

↓ ↓

23g 40g

3g m

m = 3g m = ?

mg g

m g de NaOH=⋅

= ∴ =3 40

23120

235 2,

Assim, a massa de hidróxido de sódio produzida é 5,2g.

20 B

TiO2 (M = 80g/mol), O2 (M = 32g/mol).

3TiO2(s) + 4BrF3(l) 3TiF4(s) + 2Br2(l) + 3O2(g)

↓ ↓

3 · 80g 3 · 32g

12g · p 0,96g

m = 12g m = 0,96gp = ?

pureza pedida

p p ou=⋅⋅

= ∴ =80 0 9612 32

76 8384

0 2 20, ,

, %

Assim, a porcentagem de pureza do TiO2 no minério é

20%.


VOLUME 4 | QUÍMICA

21 C

C2H6O (M = 46g/mol), C4H8O2 (M = 88g/mol).

C2H4O2 + C2H6O C4H8O2 + H2O

↓ ↓

46g 88 · 0,7g

m 440g

m = ? m = 440gr = 70% = 0,7

rendimento dado

mg g

m g de C H O=⋅⋅

= ∴ =46 44088 0 7

2024061 6

328 5 2 6, ,, .

Assim, a massa de álcool (C2H6O) necessária é aproxima-damente 328g.

22 D

CaO (M = 56g/mol), NH3 (M = 17g/mol).

CaO(s) + 2NH4Cl(s) 2NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)

↓ ↓

56g 2 · 17g · r

224g 102g

m = 224g m = 102gr = ?

rendimento pedido

r r ou=⋅⋅ ⋅

= ∴ =56 102

222 2 1757127616

0 75 75, %


23 CHCl3 (M = 119,5g/mol), CCl4 (M = 154g/mol).

I. Cálculo da massa de CCl4(g):

CHCl3(g) + Cl2(g) CCl4(g) + HCl(g)

↓ ↓

119,5g 154 · 0,75g

11,9g m

m = 11,9g m = ?r = 75% = 0,75

rendimento dado

mg g

m g de CC g=⋅ ⋅

= ∴ =11 9 154 0 75

119 51374 45

119 511 5 4

, ,,

,,

, ( )l

Assim, a massa de CCl4(g) é 11,5g.

II. Cálculo da massa de HCl(g):

CCl4 (M = 154g/mol), HCl (M = 36,5g/mol).

CHCl3(g) + Cl2(g) CCl4(g) + HCl(g)

↓ ↓

154g 36,5g

11,5g m

m = 11,5g m = ?

mg

m g de HC g=⋅

= ∴ =11 5 36 5

154419 75

1542 72

, , ,, ( )l

Assim, a massa de HCl(g) é 2,72g.

Capítulo 26 Cálculo estequiométrico III


01 I. Identifique o reagente em excesso:

KCl(M=74,5g/mol), AgNO3(M=170g/mol),

AgCl(M=143,5g/mol

m = 7,45g m = 15,3g m = ?

KCl(oq) + AgNO3(oq) → AgCl(s) + KNO3(oq)

II. Considere o KCl como reagente limitante:

KCl AgNO3

↓ ↓

74,5g 170g

7,45g x

m = 7,45g m = ?

xg g

x g de AgNO=⋅

=⋅

∴ =7 45 170

74 574 5 17

74 517 3

,,

,,

III. Considere o AgNO3 como reagente limitante:

KCl AgNO3

↓ ↓

74,5g 170g

y 15,3g

m = ? m = 15,3g

yg g

y g de KC=⋅

= ∴ =74 5 15 3

1701139 85

1706 7

, , ,, l

Assim, concluímos que o KCl se encontra em excesso, posto que para consumir 15,3g de AgNO3, são neces-sários apenas 6,7g de KCl. Logo, o AgNO3 é o rea-gente limitante.

IV. Calcule a massa de AgCl produzida:

KCl(aq) + AgNO3(aq) AgCl + KNO3(aq)

↓ ↓ 17,0g 143,5g

15,3g m

mg g

m g de AgC=⋅

= ∴ =15 3 143 5

1702195 55

17012 9

, , ,, .l

Assim, a massa de AgCl produzida é 12,9g.


CO(g) + 2H2(g) CH3OH(l)

m = 74,5gm = 12g

CO(M = 28g/mol), H2(M = 2g/mol), CH3O(M = 32g/mol).

reagente em excesso

VOLUME 4 | QUÍMICA


II. Considere o CO(g) como reagente limitante:

CO 2H2

↓ ↓

28g 2 · 2g

74,5g x

m = 74,5g m = ?

xg g

x g de H g=⋅

= ∴ =74 5 4

28298

2810 64 2

,, .( )

III. Considere o H2(g) como reagente limitante.

CO 2H2

↓ ↓

28g 2 · 2g

y 12g

m = ? m = 12g

yg g

y g deCO g=⋅

= ∴ =28 12

4336

484 ( ).

Assim, concluímos que o H2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 74,5g de CO, são necessários apenas 10,64g de H2. Logo, o CO é o reagente limitante.

IV. Calcule a massa do reagente em excesso (MRE)

MRE = MRE(dada) – MRE(que reage)

MRE = 12,0g – 10,64g ∴ MRE = 1,36g de H2(g). V. Massa do metanol (CH3OH) produzida:

2H2(g) + CO(g) CH3OH(l)

↓ ↓ 28g 32g

74,5g m

m = 74,5g

reagente em excesso

m = ?

mg g

m g de CH OH=⋅

= ∴ =74 5 32

282384

2885 14 3

,, ( )l

Assim, a massa de metanol (CH3OH) produzida é 85,14g.

03 A

I. Identifique o reagente em excesso:

M(CS2)=76g/mol), Cl2(M=71g/mol), CCl4(M=154g/mol).

m = 1kgm = 2kg

CS2(l) + 3Cl2(g) CCl4(l) + S2Cl2(l)

II. Considere o CS2(l) como reagente limitante:

CS2 3Cl2

↓ ↓

76g 3 · 71g

1kg x

m = 1kg m = ?

xkg kg

x kg de C=⋅ ⋅

= ∴ =1 3 71

76213

762 8 2, .l

III. Considere o Cl2(g) como reagente limitante:

CS2 3Cl2

↓ ↓

76g 3 · 71g

y 2kg

m = 1kg m = 2kg

ykg kg

y kg de CS=⋅⋅

= ∴ =76 2

3 71152

2130 713 2, .

Concluímos que o CS2 se encontra em excesso, posto

que, para consumir 2kg de Cl2, são necessários apenas

0,713kg de CS2. Logo, o Cl2 é o reagente limitante.

IV. Calcule a massa do reagente em excesso (MRE):

MRE = MRE(dada) – MRE (que reage)

MRE = 1,0kg – 0,713kg = 0,287kg de CS2(l).

V. Calcule a massa do CCl4(l) produzida:

CS2(l) + 3Cl2(g) CCl4(l) + S2Cl2(l)

↓ ↓

3 · 71g 154g

2kg m

m = 2kg m = ?

mkg kg

m kg de CC=⋅

⋅= ∴ =

2 1543 71

308213

1 446 4, .l

Assim, são produzidos 1,446kg de CCl4(l).

04 C


Al(M=27g/mol), Cr2O3(M=152g/mol), Cr(M=52g/mol)

m = 5,4kgm = 2kg

2Al(s) + Cr2O3(s) Al2O3(s) + 2Cr(s)

II. Considere o Al como reagente limitante.

2Al Cr2O3

↓ ↓

2 · 27g 152g

5,4kg x

m = 5,4kg m = ?

xkg kg

x kg de Cr O=⋅⋅

=⋅

∴ =5 4 152

2 2754 15 2

5415 2 2 3

, ,, .

reagente em excesso


VOLUME 4 | QUÍMICA

III. Considere o Cr2O3 como reagente limitante:

2Al Cr2O3

↓ ↓

2 · 27g 152g

y 20kg

m = ? m = 20kg

ykg kg

y kg deA=⋅ ⋅

= ∴ =2 27 20

1522160

15214 2, l

Concluímos que o Cr2O3 se encontra em excesso,

visto que, para consumir 5,4kg de Al, são necessários

apenas 14,5kg de Cr2O3. Logo, o Al é o reagente limi-

tante.

IV. Calcule a massa de Cr produzida:

2Al(s) + Cr2O3(s) Al2O3(s) + 2Cr(s)

↓ ↓

2·27g 2·52g

5,4kg m

m = 5,4kg m = ?

reagente em excesso

mkg kg

m kg deCr=⋅

= ∴ =5 4 52

272808

2710 4

,, .

A massa de Cr produzida é 10,4kg.


H2(M = 2g/mol), O2(M = 32g/mol), H2O(M = 18g/mol).

m = 10gm = 2kg

H2(g) + 12

O2(g) H2O(g)

II. Considere o H2 como reagente limitante:

H2 12

O3

↓ ↓

2g 12

·32g

10g x

m = 10gm = ?

xg g

x g de O=⋅

= ∴ =10 16

2160

280 2.

III. Considere o O2 como reagente limitante:

H2 12

O2

↓ ↓

2g 12

32g

y 90kg

m = ?m = 90kg

yg g

y g de H=⋅

= ∴ =2 90

16180

1611 25 2,

Assim, concluímos que o O2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 10g de H2, são necessários apenas 80g de O2. Logo, o H2 é o reagente limitante.

IV. Calcule a massa de H2O produzida:

m = 10kg m = ?

reagente em excesso

H2(g) + 12

O2(g) H2O(g)

↓ ↓

2g 18g

10g m

mg g

m g de H O=⋅

= ∴ =10 18

2180

290 2 .

Assim, a massa de H2O produzida é 90g.


NH3(M=17g/mol)

n = 27moln = 10mol

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)

II. Considerando o H2 como reagente limitante, temos:

3H2 N2

↓ ↓

3mols 1mol

27mols n

n = 27mols n = ?

nmol

n mol de N=⋅

∴ =27 1

39 2

III. Considere o N2 como reagente limitante:

3H2 N2

↓ ↓

3mols 1mol

y 10mols

n = ? n = 10mols

y mols y mol de H= ⋅ ∴ =3 10 30 2.

reagente em excesso

VOLUME 4 | QUÍMICA


Assim, concluímos que o N2 se encontra em excesso,

visto que, para consumir 27mols de H2, são necessários

apenas 9mols de N2. Logo, o H2 é o reagente limitante

IV. Calcule a massa de NH3 produzida:

n = 27mols m = ?

reagente em excesso

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)

↓ ↓

3 mols 2·17g

27mols m

mg g

m g deNH=⋅ ⋅

= ∴ =27 2 17

3918

3306 3.

Assim, a massa de NH3 produzida é 306g.


NaOH(M = 40g/mol), H2SO4(M = 98g/mol), H2O(M = 18g/mol)

m = 16g m = 20g

2NaOH(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

II. Considere o NaOH como reagente limitante:

2NaOH H2SO4

↓ ↓

2 · 40g 98g

16g x

m = 16g m = ?

xg g

x g de H SO=⋅

= ∴ =16 98

801568

8019 6 2 4, .

III. Considere o H2SO4 como reagente limitante:

2NaOH H2SO4

↓ ↓

2 · 40g 98g

y 20g

m = ? m = 20g

yg g

y g de NaOH=⋅

= ∴ =80 20

981600

9816 32, .

Assim, concluímos que o H2SO4 se encontra em

excesso, posto que, para consumir 16g de NaOH, são

necessários apenas 16,32g de H2SO4. Logo, o NaOH é

o reagente limitante.

IV. Calcule a massa de H2O produzida:

2NaOH(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

↓ ↓

2 · 40g 2 · 18g

16g m

m = 16g m = ?

reagente em excesso

mg g

m g deH O=⋅

= ∴ =16 18

40288

407 2 2, .

Assim, a massa de H2O produzida é 7,2g.


2SO2(g) + 1O2(g) 2SO3(g)

No de moléculas = 185No de moléculas = 381

II. Considere o SO2 como reagente limitante.

2SO2 1O2

↓ ↓

2 moléculas 1 molécula

185 molécula x

No de moléculas = 185No de moléculas = ?

xmol culas

deO=185

2 2

é.


2SO2 1O2

↓ ↓

2 moléculas 1 molécula

y 381 moléculas

No de moléculas = ?No de moléculas = 381

y mol culas y mol culas= ⋅ ∴ =2 381 762é é .

Assim, concluímos que o O2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 185 moléculas de 1O2, são

necessárias apenas 1852

moléculas de O2. Logo, o SO2

é o reagente limitante.

IV. Cálculo do número de moléculas de SO3:

2SO2(g) + 1O2(g) 2SO3(g)

↓ ↓

2 moléculas 2 moléculas

185 moléculas x

No de moléculas = 185No de moléculas = ?

reagente em excesso

x mol culas deSO= 185 3é .

Assim, o número de moléculas de SO3 é 185.


VOLUME 4 | QUÍMICA

09 I. Identifique o reagente em excesso.

N2(M=28g/mol), H2(M=2g/mol), NH3(M=17g/mol):

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3g

m = 140gm = 28g

II. Considere o H2 como reagente limitante:

N2 3H2

↓ ↓

28g 3 · 2g

m 18g

m = ? m = 18g

xg g

x g de N g=⋅

= ∴ =28 18

6504

684 2( ).

III. Considere o N2 como reagente limitante:

N2 3H2

↓ ↓

28g 6g

140g y

m = 140g m = ?

yg g

y g de H g=⋅

= ∴ =140 6

28848

2830 2( ).

Assim, concluímos que N2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 18g de H2, são necessários apenas 84g de N2. Logo, o H2 é o reagente limitante.

IV. Calcule a quantidade máxima de NH3 produzida:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

↓ ↓

3·2g 2·17g

18g m

m = 18g m = ?

reagente em excesso

mg g

m g deNH g=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

18 2 173 2

3063

102 3

¨.( )

Assim, a quantidade máxima de NH3 produzida é 102g.

10 C

I. Balanceie e some as equações sucessivas para obten-ção da equação global:

S8(s) + 8O2(g) 8SO2(g)

8SO2(g) + 4O2(g) 8SO3(g)

8SO3(g) + 8H2O(l) 8H2SO4(aq)

+ _______________________________

S8(s) + 12O2(g) + 8H2O(l) 8H2SO4(aq)

II. Calcule a massa de H2SO4 produzida a partir da equa-ção global. S(M=32g/mol), H2SO4(M=98g/mol).

S8(s) + 12O2(g) + 8H2O(l) 8H2SO4(aq)

↓ ↓

8 · 32g 8 · 98g

12,8 · 0,025kg m

m = 12,8kgp = 2,5%=0,025

m = ?

pureza dada

mkg kg

m kg de H SO=⋅ ⋅

= ∴ =12 8 0 025 98

3231 36

320 98 2 4

, , ,, .

Assim, a massa de H2SO4 produzida é 0,98kg.

11 I. Balanceie e some as equações sucessivas para obten-ção da equação global.

3Fe(s) + 4H2O(v) 4H2(g) + Fe3O4(s)

Fe3O4(s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4CO2(g)

+ _____________________________________________

3Fe(s) + 4H2O(v) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4H2(g) + 4CO2(g)

II. Calcular a massa de monóxido de carbono (CO) neces-sária a partir da equação global.

CO(M = 28g/mol), H2(M = 2g/mol).

3Fe(s) + 4H2O(v) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4H2(g) + 4CO2(g)

↓ ↓

4 · 28g 4 · 2g

m 1 · 105kg

m = ? m = 1 · 105kg

Assim, a massa de CO necessária é 1,4·106kg de CO.

12 B I. Some as equações sucessivas para obtenção da equa-

ção global.

12

Ca3P2(s) + 3H2O(l) 32

Ca(OH)2(s) + PH3(g)

+ PH3(g) + 2O2(g) H3PO4(l)

________________________________________________

12

Ca3P2(s) + 3H2O(l) + 2O2(g) 32

Ca(OH)2(s) + H3PO4(l)

II. Calcule a quantidade de matéria de H2O a partir da equação global.

12

Ca3P2 3H2O

↓ ↓

12

mol 3mols

0,5mol n

n = 0,5moln = ?

nmols

n mols de H O=⋅

∴ =0 5 3

0 53 2

,,

..

VOLUME 4 | QUÍMICA


III. Calcule a quantidade de matéria de O2 a partir da equação global.

12

Ca3P2 2O2

↓ ↓

12

mol 2mols

0,5mol n

n = 0,5moln = ?

nmols

n mols de O=⋅

∴ =0 5 2

0 52 2

,,

.

Assim, as quantidades de matéria de H2O e O2 são, respectivamente, 3mols e 2mols.

01 I. Balanceie e some as equações sucessivas para obten-ção da equação global.

6C(s) + 3O2(g) → 6CO(g)

6CO(g) + 2Fe2O3(s) → 4Fe(s) + 6CO2(g)

+_________________________________________

2Fe2O3(s) + 6C(s) + 3O2(g) → 4Fe(s) + 6CO2(g)

II. Calcule a massa de carvão (C) consumida a partir da equação global.

6C(s) → 4Fe(s)

↓ ↓

6 · 12g 4 · 56g

m 1000kg

m = 1ton = 1000kgm = ?

mkg kg

m kg de C=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

6 12 10004 56

72000224

321 4, .

Assim, a massa de carvão (C) consumida é 321,4kg.

02 I. Some as equações sucessivas para obtenção da equa-ção global.

SO2 + H2O H+ + HSO–3

HSO–3 + H+ +

12

O2 2H+ + SO42–

SO42– + 2H+ + Ca(OH)2 CaSO4 · 2H2O

+ _____________________________________________

SO2 + 12

O2 + Ca(OH)2 CaSO4 · 2H2O

II. Calcule a massa de gesso (CaSO4·2H2O) produzida a partir da equação global.

SO2(M=64g/mol), CaSO4 · 2H2O(M=172g/mol)


SO2 CaSO4 · 2H2O

↓ ↓

64g 172g

192g m

m = ?m = 192g

mg g

m g de CaSO H O=⋅

= ∴ = ⋅192 172

6433024

64516 24 2

Assim, a massa de gesso produzida é 516g.

03 I. Some as equações sucessivas para obtenção da equa-ção global.

S(s) + O2 SO2(g)

SO2(g) + 12

O2(g) SO3(g)

+ _________________________

S(s) + 32

O2(g) SO3(g)

II. Calcule a massa de SO3 produzida a partir da equação global.

S(s) SO3(g)

↓ ↓

32g 80 · 0,5g

64g m

r = 50%=0,5m = 64g m=?

rendimento dado

mg g

m g de SO=⋅ ⋅

= ∴ =64 80 0 5

322560

3280 3

,.

Assim, a massa de SO3 produzida é 80g.

04 a) Calcule a massa de carbeto de cálcio (CaC2) a partir da equação a seguir:

CaO(M = 56g/mol), CaC2(M = 64g/mol).

CaO + 3C CaC2 + CO

↓ ↓

56g 64g

280,5g m

m = 280,5g m=?

mg g

m g de CaC=⋅

= ∴ =280 5 64

5617952

56320 57 2

,, .

Assim, a massa de CaC2 produzida é 320,57g.

b) Some as equação sucessivas para obtenção da equa-ção global.

CaO + 3C CaC2 + CO

CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2

+ __________________________________________

CaO + 3C + 2H2O C2H2 + CO + Ca(OH)2

Calcular a massa de gás acetileno (C2H2) a partir da equação global.


VOLUME 4 | QUÍMICA

CaO(M = 56g/mol), C2H2(M = 26g/mol).

CaO C2H2

↓ ↓

56g 26g

280,5g m

m = 280,5g m=?

mg g

m g de C H=⋅

= ∴ =280 5 26

567293

56130 23 2 2

,, .

Assim, a massa de C2H2 produzida é 130,23g.

05 I. Identifique o reagente em excesso considerando a água (H2O) como reagente limitante.

2Fe2S3(s) + 6H2O(l) + 3O2(g) → 4Fe(OH)3(s) + 6S(3)

↓ ↓ ↓

2mols → 6mols → 6mols

x → 2mols → y

n = 1mol n = 2mols n = 3mols

II. x = ?

x

mol molx mol de Fe S=

⋅= ∴ =

2 26

66

0 67 2 3,

III. y = ?

y

mol molx mol deO=

⋅= ∴ =

2 36

66

1 2

Assim, concluímos que o Fe2S3 e o O2 se encontram em excesso, posto que, para consumir 2mols de H2O, são necessário apenas 0,67mol de Fe2S3 e 1mol de O2.

IV. Calcule a quantidade (em mols) de Fe(OH)3 produzida.

2Fe2S3(s) + 6H2O(l) + 3O2(g) 4Fe(OH)3(s) + 6S(s)

↓ ↓

6mols 4mols

2mols n

n = 1mol n = 2mols n = 3mols n = ?

reagente em excesso

nmol mol

n mol de Fe OH=⋅

= ∴ =2 4

68

61 33 3, ( ) .

Assim, a quantidade de Fe(OH)3 (em mols) é 1,33.

06 a) Identifique o reagente em excesso:

N2 (M = 28g/mol), H2 (M = 2g/mol), NH3 (M=17g/mol)

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

n = 7g n = 3g m = ?

Considere o H2 como reagente limitante:

N2 3H2

↓ ↓

28g 3·2g

x 3g

m = ? m=3g

xg g

x g de N=⋅

= ∴ =28 3

684

614 2.

Considere o N2 como reagente limitante:

N2 3H2

↓ ↓

28g 3·2g

7g y

m = 7g m=?

yg g

y g de H=⋅ ⋅

= ∴ =7 3 2

284228

1 5 2, .

Assim, concluímos que o H2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 7g de N2, são necessário 1,5g de H2. Logo, o N2 é o reagente limitante.

II. Calcule a massa de amônia (NH3) produzida:

3H2(g) + N2(g) catalizador� ⇀��↽ �� 2NH3(g)

↓ ↓

28g 2 · 17g

3g m

m = 3g m = ?

reagente em excesso

mg

m g de NH=⋅ ⋅

= ∴ =3 2 17

2823828

8 5 3, .

Logo, a massa de NH3 produzida é 8,5g.

b) Sim. O hidrogênio é o reagente em excesso. Calcule a massa em excesso do reagente (MER):

MER = massa dada – massa que reage

↓ ↓ MER = 3,0g – 1,5g = 1,5g de H2

Assim, a massa em excesso do reagente é de 1,5g.

07 B


N2 + 3H2

catalizador� ⇀��↽ �� 2NH3

n = 30moln = 75mol

II. Considere o N2 como reagente limitante:

N2 3H2

↓ ↓

1mol 3mol

30mol x

n = 30mol n=?

x mol x mol de H= ⋅ ∴ =3 30 90 2.

III. Considere o H2 como reagente limitante.

N2 3H2

↓ ↓

1mol 3mol

y 75mol

n = 75moln=?

ymol

y mol de N= ∴ =75

325 2.

Assim, concluímos que o N2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 75g de H2, são necessários 25mols de N2. Logo, o H2 é o reagente limitante.

VOLUME 4 | QUÍMICA


IV. Calcule a massa de amônia (NH3) produzida:

N2 3H2 � ⇀��↽ �� 2NH3

↓ ↓

3mol 2mol

75mol n

n = 75mol n=?

reagente em excesso

nmol mol

n mol de NH=⋅

= ∴ =75 2

3150

350 3

Assim, a quantidade de NH3 produzida, em mols, teo-

ricamente é 50.

08 C


2H2S + SO2 3S + 2H2O

n = 5moln = 2mol

II. Considere o H2S como reagente limitante:

2H2S SO2

↓ ↓

2mol 1mol

5mol x

n = 5mol n=?

xmol

x mol de SO= ∴ =5

22 5 2, .

III. Considere o SO2 como reagente limitante:

2H2S SO2

↓ ↓

2mol 1mol

y 2mol

n = 2moln=?

y mol y mol de H S= ⋅ ∴ =2 2 4 2 .

Assim, concluímos que o H2S se encontra em excesso,

visto que, para consumir 2mols de SO2, são necessá-

rios 4mols de H2S. Logo, o SO2 é o reagente limitante.

IV. Calcule a quantidade de matéria de enxofre produ-

zida.

2H2S + SO2 3S + 2H2O

↓ ↓

1mol 3mol

2mol n

n = 2mol n = ?

reagente em excesso

n mo n mol de S= ⋅ ∴ =2 3 6l .

Assim, a quantidade de matéria de enxofre (S) produ-

zida é 6mols.

09 D



m = 336gm = 60g

II. Considere o CO como reagente limitante:

CO 2H2

↓ ↓

28g 2 · 2g

336g x

m = 336g m=?

xg g

x g de H=⋅

= ∴ =336 4

281344

2848 2.

III. Considere o H2 como reagente limitante:

CO 2H2

↓ ↓

28g 2 · 2g

y 60g

m = 60gm=?

yg g

y g de CO=⋅

= ∴ =28 60

41680

4420 .

Assim, concluímos que o H2 se encontra em excesso, visto que, para consumir 336g de CO, são necessários 48g de H2. Logo, o CO é o reagente limitante.

IV. Calcule a massa de metanol (CH3OH) produzida:


↓ ↓

28g 32g

336g m

m = 336g m = ?

reagente em excesso

mg g

m g de CH OH=⋅

= ∴ =336 32

2810752

28384 3 .

Assim, a massa máxima de metanol (CH3OH) produ-zida é 384g e o reagente em excesso é H2.

10 C


NaOH(M = 40g/mol), H2SO4(M = 98g/mol), H2O(M = 18g/mol) e Na = 6,02 · 1023mol–1

NaOH(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

m = 80gm = 98g

II. Considere o NaOH como reagente limitante:

2NaOH H2SO4

↓ ↓

2 · 40g 98g

80g x

m = 80g m=?

xg

x g de H SO=⋅

∴ =80 98

8098 2 4.


VOLUME 4 | QUÍMICA


2NaOH H2SO4

↓ ↓

2 · 40g 98g

y 98g

m = 98gm=?

yg

y g de NaOH=⋅

∴ =98 80

9880 .

Assim, concluímos que não há reagente em excesso, visto que, para consumir 80g de NaOH, são necessá-rios 98g de H2SO4.

IV. Calcule a massa de água (H2O) produzida:

2NaOH 2H2O

↓ ↓

2 · 40g 2 · 18g

80g m

m = 80g m=?

mg

m g de H O=⋅

∴ =80 36

8036 2 .

Assim, a massa de H2O produzida é 36g.

V. Calcule o número de moléculas de H2O produzidas:

2NaOH 2H2O

↓ ↓

2 · 40g 2 · 6,02 · 1023 moléculas

80g x

m = 80g no de moléculas = ?

x x ou

x mol culas

=⋅ ⋅ ⋅

∴ = ⋅

∴ = ⋅

80 2 6 02 1080

12 04 10

1 204 10

2323

24

,,

, é

VI. Calcule a quantidade de matéria de H2O produzida:

2NaOH 2H2O

↓ ↓

2 · 40g 2mol

80g n

m = 80g n = ?

nmol

n mol de mol culas de H O=⋅

∴ =80 2

802 2é .

Assim, a quantidade de água obtida é 1,204 · 1024 moléculas.


6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

m = 13,2gm = 10g

clorofila

II. Considere a água (H2O) como reagente limitante:

6CO2 6H2O

↓ ↓

6 · 44g 6 · 18g

x 10g

m = 10gm=?

xg g

x g de CO=⋅

= ∴ =44 10

1844018

24 4 2, .

Assim, concluímos que a H2O se encontra em excesso, posto que, para consumir 13,2g de CO2, são necessá-rias apenas 5,4g de H2O. Logo, o CO2 é o reagente limitante.

III. Calcule a massa de glicose (C6H12O6) obtida:

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

↓ ↓

6 · 44g 180g

13,2g m

m = 13,2gm = ?

clorofila

reagente em excesso

mg g

m g de C H O=⋅⋅

= ∴ =13 2 180

6 442376

2648 96 6 12 6

,, .

Assim, a massa de glicose obtida é 8,96g.

12 C I. Some as equações sucessivas para obtenção da equa-

ção global: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

CaO(s) + SO2(g) CaSO3(s)

+_____________________________________

CaCO3(s) + SO2(g) CaSO4(s) + CO2(g)

CaCO3 (M = 100g/mol), SO2(g) (M = 64g/mol)

II. Calcule a massa de calcário (CaCO3) consumida por hora:

CaCO3 SO2

↓ ↓

100g 64g

m 12,8kg

m = 12,8kgm = ?

mkg kg

m kg de CaCO hora=⋅

= ∴ =100 12 8

641280

6420 3

,/ .

VOLUME 4 | QUÍMICA


III. Calcule a massa de calcário (CaCO3) consumida por dia:

1hora 20kg

(1 dia) 24horas m

m kg m kg de CaCO dia= ⋅ ∴ =24 20 480 3 / .

Assim, a massa mínima de CaCO3, por dia, necessária

é 480kg.

13 D

I. Supondo-se a formação do N2O3, citado nas alternati-

vas A e E.

• Identifique o reagente em excesso:

N2(M=28g/mol), O2(M=32g/mol).

2N2 + 3O2 2N2O3

m = 32gm=20g

Suponha N2 como reagente limitante.

2N2 3O2

↓ ↓

2 · 28g 3 · 32g

20g x

m = 20g m=?

xg g

x g de O=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

20 3 322 28

192056

34 28 2, .

Suponha O2 como reagente limitante:

2N2 3O2

↓ ↓

2 · 28g 3 · 32g

y 32g

m = 32gm=?

yg g

y g de N=⋅

= ∴ =2 28

356

318 7 2, .


visto que, para consumir 32g de O2, são necessários

apenas 18,7g de N2.

Calcule a massa de N2 que está em excesso:

Massa de N2 em excesso = 20 – 18,7g = 1,3g de N2

• Calcule a massa de N2O3 produzida:

2N2 + 3O2 2N2O3

↓ ↓

3 · 32g 2 · 76g

32g m

m = 32gm = ?

reagente em excesso

mg g

m g de N O=⋅

= ∴ =2 76

3152

350 6 2 3, .

Assim, concluímos que a alternativas A e E estão incorretas.

II. Supondo-se a formação do NO citado nas alternativas B e C.


N2 + O2 2NO

m = 32gm=20g

Suponha N2 como reagente limitante:

N2 O2

↓ ↓

28g 32g

20g x

m = 20g m=?

xg g

x g de O=⋅

= ∴ =20 32

28640

2822 8 2, .

Suponha O2 como reagente limitante:

N2 O2

↓ ↓

28g 32g

y 32g

m = 32gm=?

yg

y g de N=⋅

∴ =32 28

3228 2.

Assim, concluímos que o O2 se encontra em excesso, posto que, para consumir 20g de N2, são necessários apenas 22,8g de O2.

Calcule a massa de O2 que está em excesso: Massa de O2 em excesso = 32g – 22,8g = 9,2g de O2.

• Calcule a massa de NO produzida.

N2 O2 2NO

↓ ↓

28g 2 · 30g

20g m

m = 20g m=?

mg

m g de NO=⋅ ⋅

= ∴ =20 2 30

281200

2842 8, .

Assim, concluímos que as alternativas B e C são incorretas.

reagente em excesso


VOLUME 4 | QUÍMICA

III. Supondo-se a formação do NO2 citado na alternativa D.


N2 + 2O2 2NO2

m = 32gm=20g

Suponha N2 como reagente limitante:

N2 2O2

↓ ↓

28g 2 · 32g

20g m

m = 20g m=?

mg g

m g de O

=⋅ ⋅

=

∴ =

20 2 3228

128028

45 7 2,

Supondo O2 como reagente limitante:

N2 2O2

↓ ↓

28g 2·32g

y 32g

m = 32gm=?

yg

y g de N= ∴ =28

214 2.


posto que, para consumir 32g de O2, são necessá-

rios apenas 14g de N2.

Calcule a massa de N2 que está em excesso:

Massa de N2 em excesso = 20g – 14g = 6g de N2

• Calcule a massa de NO2 produzida:

N2 → 2O2 2NO2

↓ ↓

2 · 32g 2 · 46g

32g m

m = 32g m=?

reagente em excesso

m g de NO= 46 2.

Portanto, a alternativa D está correta.

14 A


CaO(M=56g/mol), NH4Cl(M=53,5g/mol).

CaO(s) + 2NH4Cl(s) 2NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)

m = 224gm=112g

II. Considere o CaO como reagente limitante:

CaO 2NH4Cl

↓ ↓

56g 2 · 53,5g

112g x

m = 112g m=?

xg g

g

x g de NH C

=⋅ ⋅

=⋅

= ⋅

∴ =

112 2 53 556

224 53 556

4 53 5

214 4

, ,,

l

III. Considere o NH4Cl como reagente limitante:

CaO 2NH4Cl

↓ ↓

56g 2 · 53,5g

y 224g

m = 224gm=?

yg g

y g de CaO

=⋅⋅

=

∴ =

56 2242 53 5

12544107

117 23,,

Assim, concluímos que o NH4Cl se encontra em excesso, visto que, para consumir 112g de CaO, são necessários 117,23g de NH4Cl. Logo, o CaO é o rea-gente limitante.

IV. Calcule a massa de amônia (NH3) produzida:

reagente em excesso

CaO(s) + 2NH4Cl(s) 2NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(g)

↓ ↓

56g 2 · 17g

112g m

m = 112g m=?

mg

g m g de NH=⋅ ⋅

= ⋅ ⋅ ∴ =112 2 17

562 2 17 68 3.

Assim, a massa de NH3 produzida é 68g.

15 A I. Identifique o reagente em excesso: Al(M=27g/mol), Cl2(M=71g/mol), AlCl3(M=135,5g/mol)

2Al(s) + 3Cl2(g) 2AlCl3(s)

m = 4gm=2,7g

II. Considere o Al como reagente limitante:

2Al 3Cl2

↓ ↓

2 · 27g 3·71g

2,7g x

m = 2,7g m=?

xg g g

x g de C

=⋅ ⋅⋅

=⋅ ⋅⋅

=

∴ =

2 7 3 712 27

27 3 7 12 27

21 32

10 65 2

, , ,

, .l

VOLUME 4 | QUÍMICA


III. Considere o Cl2 como reagente limitante:

2Al 3Cl2

↓ ↓

2 · 27g 3 · 71g

y 4g

m = 4gm=?

yg g

y g de A

=⋅ ⋅

⋅=

∴ =

2 27 43 71

216213

1 01, .l

Assim, concluímos que o Al se encontra em excesso, visto que, para consumir 4g de Cl2, são necessários 1,01 de Al. Logo, o Cl2 é o reagente limitante.

IV. Calcule a massa de cloreto de alumínio (AlCl3) produ-zida:

reagente em excesso

2Al + 3Cl2(g) 2AlCl3(s)

↓ ↓

3 · 71g 2 · 133,5g

4g m

m = 4g m=?

mg g

m g de A C=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

4 2 133 53 71

1068213

5 01 3

,, .l l

Assim, a massa de AlCl3 produzida é 5,01g.

16 E I. Balanceie e some as equações sucessivas para obten-

ção da equação global: 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2

8SO2 + 4O2 8SO3 8SO3 + 8H2O 8H2SO4

+ ________________________________________

4FeS2 + 15O2 + 8H2O 8H2SO4 + 2Fe2O3

II. Calcule a massa de H2SO4 produzida a partir da equa-ção global:

FeS2 (M = 120g/mol), H2SO4 (M = 98g/mol).

4FeS2 + 15O2 + 8H2O → 8H2SO4 + 2Fe2O3

↓ ↓

4 · 120g 8 · 98g

60kg m

m = ?m = 60kg

mkg kg

m kg de H SO=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

6 8 984 12

470448

98 2 4.

Assim, a massa de H2SO4 produzida é 98kg.

17 B I. Identifique o reagente em excesso: C4H10(M=58g/mol), O2(M=32g/mol), H2O(M=18g/mol)

2C4H10 + 13O2 → + 8CO2 + 10H2O

m = 10gm=10g

II. Considere o CH4 como reagente limitante:

2CH4 13O2

↓ ↓

2 · 58g 13 · 32g

10g x

m = 10g m=?

xg g

x g de CH

=⋅ ⋅

⋅=

∴ =

10 13 322 58

4160116

35 8 4,


2CH4 13O2

↓ ↓

2 · 58g 13 · 32g

y 10g

m = 10gm=?

yg g

y g de O

=⋅ ⋅

⋅=

∴ =

2 58 1013 32

1160416

2 7 2,

Assim, concluímos que o CH4 se encontra em excesso, visto que, para consumir 10g de O2, são necessários apenas 2,7g de O2. Logo, o O2 é o reagente limitante.


2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2O

↓ ↓

13 · 32g 10 · 18g

10g m

m = 10g

reagente em excesso

mg g

m g de H O=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

10 10 1813 32

1800416

4 3 2, .

Assim, a massa de H2O produzida é 4,3g

18 B I. Equação da reação:

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s) ou

Na(s) + 12 2C gl ( ) NaCl(s)

II. Identifique o reagente em excesso:

Na(M=23g/mol), Cl2(M=71g/mol).

m = 1gm=1g

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)

III. Considere o sódio (Na) como reagente limitante:

2Na Cl2

↓ ↓

2 · 23g 2 · 35,5g

1g x

m = 1g m=?

xg

x g de C= ∴ =35 5

231 543 2

,, l


VOLUME 4 | QUÍMICA

IV. Considere o cloro (Cl2) como reagente limitante:

2Na Cl2

↓ ↓

2 · 23g 2 · 35,5g

y 1g

m = 1gm=?

yg

y g de Na= ∴ =2335 5

0 647,

,

Assim, concluímos que o Na se encontra em excesso, posto que, para consumir 1g de Cl2, são necessários 0,647g de Na. Logo, o Cl2 é o reagente limitante.

V. Calcule a massa de Na em excesso: Massa de Na em excesso = massa dada – massa que

reage Massa de Na em excesso = 1g – 0,647g = 0,362g Assim, há excesso de 0,647g de sódio (Na).

19 E I. Equação da reação:

2H2(s) + O2(g) 2H2O(g) ou H2(g) + 12 2O g( )

H2O(g)


m = 2g m=32g

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

Considere o H2 como reagente limitante:

2H2 O2

↓ ↓

2 · 2g 32g

2g x

m = 2g m=?

xg

x g de O= ∴ =32

216 2

Considere o O2 como reagente limitante:

2H2 O2

↓ ↓

2 · 2g 32g

y 32g

m = 32gm=?

y g y g de H= ⋅ ∴ =2 2 4 2

Assim, concluímos que o O2 se encontra em excesso, posto que, para consumir 2g de H2, são necessários apenas 16g de O2. Logo, o H2 é o reagente limitante.

III. Calcule a massa de O2 em excesso: Massa de O2 em excesso = massa dada – massa que

reage Massa de O2 em excesso = 32g – 16g = 16g Assim, a massa de O2 em excesso é 16g.


2H2(g) + O2 2H2O(g)

↓ ↓

2 · 2g 2 · 18g

2g m

m = 2g m=?

reagente em excesso

mg

m g de H O

=⋅

∴ =

2 182

18 2

Logo, há excesso de 16g de O2 e são produzidos 18g

de água (H2O).

20 E

I. Equação da reação:

H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l)


H2SO4(M=98g/mol)

NaOH(M=40g/mol)

H2O(M=18g/mol)

m = 40g m = ?

H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l)


H2SO4 2NaOH

↓ ↓

98g 2 · 40g

40g x

m = 40g m = ?

xg

x g de NaOH

=⋅ ⋅

=

∴ =

40 2 4098

320098

32 65,

IV. Considere o NaOH como reagente limitante:

H2SO4 2NaOH

↓ ↓

98g 2 · 40g

y 40g

m = ? m = 40g

yg

y g de H SO= ∴ =98

249 2 4

Assim, concluímos que o NaOH se encontra em

excesso, posto que, para consumir 40g de H2SO4, são

necessários apenas 32,65g de NaOH. Logo, o NaOH é

o reagente limitante.

V. Calcule a massa de NaOH em excesso:

Massa de NaOH em excesso = massa dada – massa que

reage

Massa de NaOH em excesso = 40g – 32,65g = 7,35g

Logo, a massa de NaOH em excesso é aproximada-

mente 7,4g.

VOLUME 4 | QUÍMICA


21 I. Some as equações sucessivas para obtenção da equa-ção global:

rendimento dado

C6H6 + H2SO4(conc) C6H5SO3H + H2O r = 80% = 0,8∆ácido benzeno-

-sulfônicobenzeno

rendimento dado

C6H5SO3H + NaOH(aq) C6H5SO3Na + H2O r = 60% = 0,6benzeno-sulfonato

de sódioácido benzeno-

-sulfônico

rendimento dado

C6H5SO3Na + NaOH(aq) C6H5OH + Na2SO3 r = 70% = 0,7benzeno-sulfonato

de sódiofenol

∆CaO

+ _____________________________________________________

fenol

C6H6 + H2SO4 + 2NaOH C6H5OH + Na2SO3 + 2H2Obenzeno

II. Calcule a massa de fenol obtida:

p = 75% = 0,75 rt = 0,8 · 0,6 · 0,7 = 0,336

m = 520kg

pureza dada

m = ?

C6H6 + H2SO4 + 2NaOH C6H5OH + Na2SO3 + 2H2O

↓ ↓

78g 94 · 0,336g

520 · 0,75kg m

mkg kg

m g de C H OH

=⋅ ⋅ ⋅

=

∴ =

520 0 75 94 0 33678

12317 7678

157 92 6 5

, , ,

,

produto dos rendimentos dados

Assim, a massa de final obtida é 157,92kg.

22 a. Identifique o reagente em excesso:

C2H2(M=26g/mol) HCl(M=36,5g/mol) C2H3Cl(M=62,5g/mol)

C2H2 + HCl C2H3Cl

m = 51gm=35g

Considere o C2H2 como reagente limitante.

C2H2 HCl

↓ ↓

26g 36,5g

35g x

m = 35g m=?

xg g

x g de HC

=⋅

=

∴ =

35 36 526

1277 526

49 13

, ,

, l

Considere o HCl como reagente limitante:

C2H2 HCl

↓ ↓

26g 36,5g

y 51g

m = 51gm=?

yg g

y g de C H

=⋅

=

∴ =

26 5136 5

132636 5

36 32 2 2

, ,,

Assim, concluímos que o HCl se encontra em excesso, posto que, para consumir 35g de C2H2, são necessários apenas 49,13g de HCl. Logo, o C2H2 é o reagente limi-tante.

Assim, a massa de fenol obtida é 125,92kg. b. Calcule a massa de C2H3Cl formada:

C2H2 C2H3Cl

↓ ↓

26g 62,5g

35g m

m = 35g m=?

mg g

m g de C H C

=⋅

=

∴ =

35 62 526

2187 526

84 13 2 5

, ,

, l

Logo, a massa de C2H3Cl formada é 84,13g.

23 I. Balanceie e some as equações sucessivas para obten-ção da equação global:

4NO2(g) + 43 2H O g( )

83 3HNO aq( ) +

43

NO g( ) r = 82% = 0,82

4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) r = 82% = 0,82

4NO(g) + 2O2(g) 4NO2(g) r = 82% = 0,82

+ _____________________________________________________

4NH3(g) + 7O2 (g) + 43 2H O( )l

83 3HNO aq( ) +

43

NO g( )

II. Calcule a massa de HNO3 produzida: NH3(M=17g/mol), HNO3(M=63g/mol).

rt = 0,82 · 0,82 · 0,82 = 0,551368

m = 1 · 104 = 10.000g

rendimento dado

m = ?

4NH3(g) + 7O2(g) + 43 2H O( )l

→ 83 3HNO aq( ) +

43

NO g( )

↓ ↓

4·17g 83

· 63g · 0,551368

10.000g m

mg g g

m

=⋅ ⋅

⋅=

⋅ ⋅ ⋅=

∴

10 00083

63

4 1710 000 8 21 0 551368

68926298 24

68

. . , ,

== ⋅13622 1 36 1043g ou g de HNO,

Assim, a massa de ácido nítrico (HNO3) obtida é 1,36 · 104g.


2KO2(s) + 2H2O(l) 2KOH(aq) + O2(g) + H2O2(l)

Considere a H2O como reagente limitante:

2KO2 2H2O

↓ ↓

2mol 2mol

x 0,10mol

n = 0,10moln=?

xmol

x mol de KO

=⋅

∴ =

2 0 102

0 10 2

,

,


VOLUME 4 | QUÍMICA

05 E

Considerando que o volume e a temperatura mantenham--se constantes, o fator que pode aumentará a pressão é a injeção de maior quantidade de matéria. Assim,P n.α

06 E

Se o saco preso ao balão é permeável, haverá dissolução do sal contido em seu interior. Assim, por difusão, deverá ocorrer passagem do soluto para fora, liberando o balão que se apresenta menos denso e sobe.

07 D

Lei de Charles: V α T.

08 E

I. Considerando a equação de Clapeyron (a ser vista no próximo capítulo), temos:

M e P são iguais

P V =mM

RT

P V =mM

RT

m TV

=m T

V

m 3001

=3m

1 11

11

2 22

22

1 1

1

2 2

2

1

⋅ ⋅⇔

⇔⋅ 11 2

2

T4

T = 400K⋅

⇒

09 D

P V = P V

P 1= 0,9 P V

V =1,1L

1 1 2 2

1 1 2

2

⋅ ⋅

10 B

VT

=VT

V

T=

74

V

TT =

74

T1

1

2

2

1

1

1

22 1⇔ ⇒

11 B

Os gases apresentam a propriedade da expansibilidade e da compressibilidade. Desse modo, ocupam um volume maior. Entre os itens, o CO2 é o único gás.


01 O volume é diretamente proporcional à temperatura. Desse modo, durante o dia, a maior temperatura dilata o ar, aumentando o volume.

02

2500

1500

V1

200 300 T3 T (K)

V (cm³)


Capítulo 27 Estudo dos gases I

01 B

O aumento da temperatura faz com que o ar presente dentro do balão sofra expansão. Como consequência, haverá diminuição de densidade. O interior do balão pas-sará a ter menor número de moléculas de ar por unidade de volume.

02 B

PVT

=P V

T=

P VT

P =

V = 2 V

P(2V + V ) = 3 P 2V +P V

3 V P

A A B B A B

A B

B B B B B B

B

3 ⋅

⋅

⋅

P

== 7P V P =73

PB B B⋅

03 C

a) (F) A massa não muda. b) (F) Ec depende da temperatura. c) (V) Porque o volume foi reduzido. d) (F) A molécula não pode mudar de volume. e) (F) O gás ideal não apresenta força intermolecular.

04 A

O volume do sistema gasoso é diretamente proporcional à temperatura.

Considere o KO2 como reagente limitante:

2KO2 2H2O

↓ ↓

2mol 2mol

0,15mol y

n = 0,15mol n=?

ymol

y mol deH O

=⋅

∴ =

0 15 22

0 15 2

,

,

Assim, concluímos que o KO2 se encontra em excesso, posto que, para consumir 0,10mol de H2O, são neces-sários apenas 0,10mol de KO2. Logo, o H2O é o rea-gente limitante.

II. Calcule a quantidade de O2 (em mols) produzida:

2KO2(s) + 2H2O(l) 2KOH(aq) + O2(g) + H2O2(l)

↓ ↓

2mol 1mol

0,1mol n

n = 0,10mol

reagenteem excesso

n=?

nmol mol

n mol de O=⋅

= ∴ =0 1 1

20 1

20 05 2

, ,,

Assim, a quantidade de O2 produzida é 0,05mol.

VOLUME 4 | QUÍMICA


II.VT

=VT

V200

=1500300

V =1000cm

III.VT

=VT

15 0030

1

1

2

2

1

5

13

2

2

3

3

⇔ ⇒

⇔00

=25 00

TT = 500K

33⇒

03

1,5L

1,0atm

300K

1,5L

P2

330K

a) PT

=PT

1300

=P

330P = 1,1atm1

1

2

2

22⇔ ⇒

b) P = 1atm. É a mesma da pressão atmosférica.

04 V, V, F, V, F

(V) Lei de Charles, V Tα . (V) Lei de Boyle, V 1

Pα . (F) Lei de Gay-Lussac, P Tα . (V) O aumento do número de mols provoca aumento da

pressão quando o volume é constante. (F) Se P1 é maior do que P2 , haverá passagem da esquerda

para a direita.

05 C

I. 1 a 2 é isotérmico. IV. 4 a 2 é isotérmico. II. 2 a 3 é isométrico. V. 3 a 4 é isobárico. III. 3 a 4 é isobárico.

06 C

A pressão do gás contido no pneu é diretamente pro-porcional à temperatura. Assim, o aquecimento aumenta a aderência do pneu ao asfalto, ou seja, a pressão.

07 E

I. Observe o gráfico:

3

2

1

10 20 30

2

3

1

P

T

300 kV

II.VT

VT

1

1

2

2

= ⇔ = ⇒ =10300

20600

22T

T K

III. Considerando os pontos no gráfico, o item E está cor-reto, pois P2 é 2atm, já que a transformação é isobárica.

08 B

Pode-se considerar que a pressão total de inspiração deve ser igual à de expiração. Assim, tem-se:

157,9 + 0,2+ 590,2+ 7,0 + 4,7 = 115 + x + 560,1+ 6,6 + 46,6

x = 31,7 mmHg

09 B

I. H2 são dois átomos por cada molécula.

II. O2 são dois átomos por cada molécula.

III. H2O são dois átomos de hidrogênio unidos a oxigênio.

10 B

A pressão e o volume são grandezas inversamente pro-porcionais quando a temperatura mantém-se constante. Desse modo:

I. P1V

α , se o gráfico for P em função de 4v deve produ-zir uma reta.

II. PVT

, se P ou V variam deve manter-se constante.

O item B está errado porque PV

em função de V é constante.

11 B

I. Deve-se ter a reação balanceada para poder aplicar a estequiometria.

II. 1N + 3 H 2 NH2(g)

4 volumes

2(g) 3(g)1,5� ��

→L

III. 4L 2L

V 1,5L V = 3L

→

→ ⇒

12 A

O que permite a flutuação do hélio é o fato de sua massa específica ser inferior a do ar atmosférico.

13 C

Considerando a temperatura constante, a pressão é inversamente proporcional ao volume. Portanto, se houve expansão (aumento de volume), a pressão deve diminuir com as moléculas, encontrando-se mais afastadas.

14 B

Avogadro considera que, para o mesmo número de moléculas, deve-se ter o mesmo volume.

15 D

Lei de Boyle: em uma transformação isotérmica, a pressão e o volume são grandezas inversamente proporcionais.

16 D

Um gás real assume um comportamento idealizado em altas temperaturas e baixas pressões, porque tais condi-ções impedem que haja alguma possibilidade de intera-ção entre as partículas.

17 E

Nas mesmas condições de pressão e temperatura, deve-se ter o mesmo número de moléculas.


VOLUME 4 | QUÍMICA

Capítulo 28 Estudo dos gases II


01 Considerando que a Lei de Avogadro relaciona-se com o número de moléculas e com o volume, pode-se utilizá-la na determinação (demonstração) na equação de Clapeyron.

V n PV = nRTα ⇔

02 A

m = ?

V = 9,84L

T = 27 + 273 = 300K

P = 5atm

Ar = (M = 40g/mol)

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron:

PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ =

mPVmRT

atm L g molatm L mol K K

mg

5 9 84 400 082 300

196824

, /, /

,,680∴ =m g de Ar

Assim, a massa do gás argônio contida no cilindro é 80g.

03 A

P = ?

V = 8,2L

T = 27 + 273 = 300K

R = 0,082atm · L/mol · K

O2 = (M = 32g/mol)

m = 9,6g

PVmM

P

P

= ∴ =

∴ = ∴ =

RT9,6 0,082 300atm

32 8,2

P ,9atm

· ··

,,

236 16262 4

0

04 E

P = ?

m= 4,4g

V = 44,8L

CO2 (M = 44g/mol)

T = 273 + 273 = 546K

R = 0,082atm · L/mol · K

Com esses dados, fazemos uso da equação de Clapeyron:

PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

∴ =⋅

PmRTVM

atm L mol K K

L g mol

P

4 0 082 546

44 8 44

44 0 08

, , /

, /

,

4g

22 54 644 8 44

4 477244 8

0 09

⋅⋅

=

∴ =

,,

,,

,

atm atm

P atm

Assim, a pressão do gás carbônico é 0,09atm.

05 C

M = ?

m= 135g

V = 3L

P = 5atm

R = 0,082atm · L/mol · K

T = 27 + 273 = 300K

Com esses dados, usaremos uso da equação de Clapeyron:

PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

∴ = ∴

MmRTPV

g atm L mol K Katm L

Mg mol

M

135 0 082 3005 3

332115

, /

/== 221 4, /g mol

Assim, a massa molar da substância é 221,4g/mol.

18 C

O aumento da temperatura eleva o número de choques das partículas contra as paredes do recipiente (botijão). Tal fato pode provocar acidentes. Entretanto, o aqueci-mento não altera o número de mols.

19 A

Pelo gráfico, o volume e a pressão são inversamente proporcionais. Desse modo, o produto P × V permanece constante.

20 V, F, F, F

(V) Em volume constante, P e T são diretamente propor-cionais.

(F) A densidade torna-se menor com o aumento da tem-peratura.

(F) O volume é fixo. (F) O volume molar é constante.

21 F, F, V, V

(F) As pressões das duas isobáricas são diferentes. (F) É um mol para ambas. (V) Isobárica. (V) Pelo gráfico, sim.

22 A

Lei de Boyle: se T é constante, P1V

α .

23 A

O aquecimento reduz a densidade do gás.

VOLUME 4 | QUÍMICA


06 A

n = 4mol

P = 2,4atm

T = 300K

V = ?

R = 0,082atm · L/mol · K


PV = nRT ∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ = ∴ =

VnRT

Pmol atm L mol K K

atm

VL

V L

4 0 082 3002 4

98 42 46

40

, /,

,,

CCO

Assim, o volume ocupado pelo gás CO é 40L.

07 A

n = ?

V = 1L

P = 22,4atm

T = 273K

R = 0,082atm · L/mol · K Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron:

PV = nRT ∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ = ∴ =

nPVRT

atm Katm L mol K K

nmol

n

22 4 10 082 273

22 422 386

,, /

,.

11 2mol de SO

Assim, a quantidade de matéria de dióxido de enxofre é 1mol.

08 C

m = 29g V = 8,20L T = 127+273 = 400K P = 1520mmHg R = 62,3mmHg M = ? Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron:

PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =

⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅

∴ =

MmRTPV

g mm Hg L mol K K

mm Hg L

M

29 62 3 400

1520 8 20

722 6

, / /

/ ,

. 88012 464

57 9g mol

M/

.,∴ = g/mol

Assim, a massa molar do provável gás é 58,0g/mol.

09 E V = 5L m = 3kg = 3000g V = ? T = 25 + 273 = 298K P = 1atm R = 0,082atm · L/mol · K C3H8 (M = 44g/mol) Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron:

PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =

⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅

∴ =

VmRTPm

g atm L mol K Katm g mol

VL

3000 0 082 2981 44

733084

, //

441666 3 8∴ =V L de C H

Assim, o volume que deve ter a quantidade de C3H8 é 1666L.

10 C m = 30g V = 12,3L T = 327 + 273 = 600K P = 3atm M = ? R = 0,082atm · L/mol · K Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron:

PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

∴ =

MmRTPV

g atm K Katm L

M

30 0 082 6003 12 3

147636

,,

L /mol

g/mol,,9

40∴ =M g/mol

Assim, a massa molar dessa substância é 40g/mol.

11 A m = 4,4kg ou 4400g CO2(M = 44g/mol) V = ? T = 27 + 273 = 300K P = 1atm

R = 0,082atm · L / mol · K


PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

∴ =

VmRTPM

g atm L mol K Katm

VL

4400 0 082 3001 44

108240

, /g/mol

4442460 2∴ =V L de CO

Assim, o volume máximo de gás que é liberado na atmos-fera é 2460L


01 I. Calcule a quantidade de matéria do gás N2 produzido:

P = 2atm

V = 50L

T = 27 + 273 = 300K

R = 0,082atm · L / mol · K

PV = nRT

nPVRT

n mol de N

= =⋅

= =

∴ =

2 500 082 300

1008 2 3

10024 6

4 06 2

, , ,

,

· ·


VOLUME 4 | QUÍMICA

II. Calcule a massa de NaN3 consumida:

2NaN3(s) 2Na(s) + 3N2(g)

↓ ↓

2 · 65g 3mol

m 4,06mol

m = ? n = 4,06mol

mg g

m g de NaN= = ∴ =2 65 4 06

3527 8

3175 9 3

· · , ,,

Assim, massa de NaN3 consumida é 175,9g.

02 V1 = 30L V2 = ?

P1 = 2atm P2 = 4atm

T1 = 50L T2 = 600K

Com esses dados, usamos a equação geral dos gases:

P VT

P VT

VP V TP T

atm L Katm K

VL

1 1

1

2 2

22

1 1 2

2 1

2 30 6004 300

3601

= ∴ = =⋅

⋅

∴ =

·

2230∴ =V L de gás

Assim, o volume que o gás passará a ocupar é 30L.

03 I. Calcule a quantidade de matéria de He na mistura final: Mistura inicial

H2

He nHe =?

mH2 = 4g

MH2 = 2g/mol

nm

Mn molH

H

HH2

2

2

22= = ∴ =

4g

2g/mol

• Quantidade total de matéria da mistura inicial:

(nT) = nHe + n= 2 mol + nHe.

• (NasCNTP):Volume=2V,P=1atm,R=0,082T=273K

• AplicandoaequaçãodeClapeyron:

PV = nTRT ∴ 1 · V = (nH2 + nHe)RT

∴ V = (2mol + nHe)RT (I)

• Mistura Final: (H2 +H2 + He)

H2 → nH2 = 2mol

adicionado

He→ nHe = ?

Hm g

M g moln

m

M

gn mol

H

HH

H

HH2

2

2

2

2

2

2

10

2

10

25

=

=

= = ∴ =

/ g/mol

• Quantidadetotaldematériadamisturafinal:

(nT) = nH2 + nH2

+ nHe = 7 mol + nHe

• (NasCNTP):Volume=2V;P=1atm;R=0,082;T=273K

• AplicandoaequaçãodeClapeyron:

PV = nTRT ∴ 1 · 2V = (nH2 + RTnHe)

∴ =

+( )V

mol n RTIIHe7

2( )

Fazendo I = II , temos:

27

2mol n R T

mol n R THe

He+( ) ⋅ =+( ) ⋅

∴ 2(2mol+ nHe) = 7 mol + nHe

∴ 4mol+ 2nHe = 7 mol + nHe

∴ 2nHe+ nHe = 7 mol – 4mol

∴ nHe=3mol

II. Calcule a massa de He presente na mistura

He(M = 4g/mol):

1mol de He 4g

3mol de He mm = 3 · 4g ∴m = 12g

1

2

3

Assim, a massa de He presente na mistura é 12g.

04 a) V = 1L ou 1000cm3

dN2 = 0,81g/cm3

m ?

d

mV

m d V m cm

m g de N

= ∴ = ⋅ ∴ = ⋅

∴ =

0 81 1000

810

3

2

, g/cm3

Assim, a massa de N2 colocada no recipiente é 810g.

b) m = 810g de N2

N2 (M = 28g/mol)

T = 27 + 273 = 300K

V = 30L

R = 0,082atm · L/mol · K

PN2 = ?

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para

calcular a pressão do N2:

PN2V = nRT ou PN2

V = mM

RT

∴ = =

⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅

∴ =

PmRTVM

g atm K K

L

P

N

N

2

2

810 0 082 300

30 28

19926

, L/mol

g/mol

aatmP atmN840

23 72

∴ = ,

Calcule a pressão final dentro do recipiente:

PN2 = 23,7atm Ptotal = PN2

+ Par

Par = 1atm Ptotal = 23,7atm + 1atm = 24,7atm

Ptotal = ?

Assim, a pressão final será 24,7atm.

VOLUME 4 | QUÍMICA


05 MM = ?

m = 45g

V = 3L

P = 5atm

T = 27 + 273 = 300K

R = 0,082atm · L / mol · K


PV = nRT ou PV = mM

RT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

∴ = ∴ =

MmRTPV

g atm L mol K K

atm L

Mg

M

45 0 082 300

5 3

110715

73 8

, /

, gg mol MM/ ,→ =73 84

Assim, a massa molecular da substância é 73,84.

06 a) Dados 1L de gasolina 3 · 107 joule

3mol de H2 2,4 · 105 joule1

2

3

Calcule a quantidade de matéria de hidrogênio:

1mol de H2 2,4 · 105 joule

n 3,0 · 107 joule

n

molmol

n mol mol

=⋅ ⋅

⋅= ⋅

∴ = ⋅

3 0 10 12 4 10

3 02 4

10

1 25 10

7

52

2

,,

,,

, ou 125 dde H2

Calcule a pressão do gás hidrogênio:

P = ?

V = 1L

n = 125mol

T = 27 + 273 = 300K

R = 8 · 10–2atm · L/ mol · K


PV = nRT ∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅−

PnRT

Vmol atm L mol K K

L125 8 10 300

1

2 /

∴ P = 3000atm

Assim, a pressão do gás H2 é 3000atm.

b) I. A combustão do hidrogênio não polui a atmosfera.

II. A gasolina é obtida do petróleo que é uma fonte

finita, enquanto que o hidrogênio é obtido a partir

da água que é uma fonte inesgotável.

07 C

X(g)

P, V, T

quem é o gás x?Mx=?mx=0,34g

Y(g)

P, V, T

o gás y é o ozônio (O3)My = 48g/molmy=0,48g

Segundo Avogadro, (nx = ny)

nmMx

x

x

=

nm

Myy

y

=

∴ = ∴ = ∴ =⋅

∴

∴ =

mM

m

M

g

M

g

gM

M

x

x

y

y xx

x

0 34 0 48

480 34 48

0 48

34

, , ,,/mol

g/mol

⋅⋅∴ =

4848

34g/mol

g/molMx

A única substância com essa massa molar é o H2S.

08 B

M = ?

m = 0,8g

V = 656mL = 0,656L

P = 1,2atm

T = 63 + 273 = 336K

R = 0,082atm · L/mol · K


PV nRT VmM

RT

MmRTPV

g atm K

atm

= =

∴ = =⋅ ⋅ ⋅

⋅

ou P

L/mol0 8 0 082 336

1 2 0

, ,

, ,,,

,

65622 0416

0 787228

L

M M∴ = ∴ =g/mol

g/mol

A única substância dada com essa massa molar é o N2.

09 D

n = 5mol

T = 27 + 273 = 300K

V = 16,4L

P = ?

R = 0,082atm · L/mol · K


PV nRT PnRT

Vmol atm K K

L

Patm

= ∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ =

5 0 082 30016 4

12316 4

,,

,

K/mol

∴∴ =P atm7 5,

Assim, a pressão exercida por esse gás é 7,5atm.


VOLUME 4 | QUÍMICA

10 B

V = 8,2m3 = 8200L T = –23 + 273 = 250K P = 2atm m = ? R = 0,082atm · L/mol · K

I. Com esses dados, aplicamos a equação de Clapeyron para encontrarmos a quantidade de matéria do gás oxigênio perdido no vazamento:

Antes: 2atm · V = n1RT Depois: –1,5atm · V = n2RT

0,5atm · V = (n1 –n2) RT

∴ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ = ⋅

∴

−

0 5 8200 0 082 250

410 2 05 1

, ,

,

atm L n atm K K

n mol

n

∆

∆

∆

L/mol

== ∴ =410

2 05200

moln mol

,∆

II. Calcule a massa de oxigênio que foi perdida: ∆n = 200mol O2(M = 32g/mol) m = ?

∆ ∆nmM

m n M

m mol mol

m g kg

= ∴ = ⋅

∴ = ⋅∴ =

200 32

6400 6 4 2

g/

ou de O,

Assim, a massa de oxigênio que foi perdida é 6,4kg.

11 D

V = 12,3L P = 1atm T = 27 + 273 = 300K R = 0,082atm · L/mol · K n = ? I. Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron

para calcularmos a quantidade de matéria do aceti-leno (C2H2):

PV nRT

nPVRT

atm Latm L K K

nmol

=

∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ =

1 12 30 082 300

12 324

,,

,,

/mol

660 5 2 2∴ =n mol H, de C

II. Calcule a massa de carbeto de cálcio (CaC2) necessária:

CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2

m = ?

64g

m

1mol

0,5mol

n = 0,5mol

↓ ↓

∴ m = 64 · 0,5g ∴ m = 32g de CaC2

Assim, a massa de carbeto de cálcio (CaC2) é 32g.

12 C

m = 1400g de N2

N2 (M = 28g/mol) T = 27 + 273 = 300K P = 1atm

+

R = 0,082atm · L/mol · K

V = ?


PV nRT PVmM

RT

VmRTPM

g atm K Katm

= =

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

ou

L/mol1400 0 082 3001

,228

3444028

1230 2

g/mol

de N∴ = ∴ =VL

V L

Assim, o volume de N2 liberado é 1230L.

13 E

Ao nível do mar:

V1 = 4L

P1 = 1atm

T1 = 25°C

Abaixo do nível do mar:

V2 = ?

P2 = 5atm

T2 25°C

Como se trata de uma transformação isotérmica, usamos a equação da Lei de Boyle:

P V P V V

P VP

atm Latm

LV L1 1 2 2 2

1 1

22

1 45

45

0 8= → = =⋅

= ∴ = , de ar

Assim, o volume de ar inalado é de 0,8L.

14 C

Em Vênus (V):

% (em volume) de N2 na atmosfera = 4

Temperatura = 750K

Pressão = 100atm

Na Terra (T):

% (em volume) de N2 na atmosfera = 80

Temperatura = 300K

Pressão = 1atm


calcular a relação nn

V

T

.

Considerando 100 volumes de atmosfera, tem-se para o N2:

em Vênus: PV = nVRT → 100atm · 4V = nV · R · 750K

na Terra: PV = nTRT → 1atm · 80V = nT · R · 300K

100 41 80

750300

400 30080 750

atm Vatm V

n R Kn R K

nn

n

V

T

V

T

V

⋅⋅

=⋅ ⋅− ⋅

∴ =⋅⋅

∴nn

nnT

V

T

= → =1200600

2

Assim, a relação entre as quantidades de matéria do gás N2 nos dois planetas é igual à relação entre o número de moléculas.

VOLUME 4 | QUÍMICA


15 D I. Calcule a quantidade de matéria do haleto de alquila:

1mol do haleto de alquila 41Ln 82mL (0,082L)

nmol

n mol= ∴ =0 082

410 002

,, do haleto

II. Calcule a massa molar do haleto de alquila:

0,002mol do haleto1mol do haleto

0,212gM

∴ = ∴ =M M

0 2120 002

106,,

g/mol

Assim, dentre os compostos dados, o C5H11Cl é o único cuja massa molar é 106g/mol.

16 A

I. Calcule a quantidade de matéria do gás (N2):

1mol de N2

n

25L

100L

n

moln mol=

⋅∴ =

100 125

4 2 de N

II. Calcule a massa do (N2):

1mol do N2

4mol do N2

28g

m m = 4 · 28g ∴ m = 112g de N2

Assim, a massa de N2 é 112g.

17 D

V = 16,4L T = 127 + 273 = 400K P = 2atm R = 0,08L · atm · L/mol ·K n = ? Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron:

PV nRT nPVRT

atm Latm K K

nmo

= ∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ =

2 16 40 082 400

32 832 8

,,

,,

L /mol

lln mol− ∴ =1 1

Assim, dentre as substâncias cujas massas foram dadas, a única que corresponde a 1(um) mol é 64g de SO2.

18 C

Recipiente II:

32g

de CH4(g)

m = 32g

no de moléculas

M = 16g/mol

NA = 6,0 · 1023mol–1

16g de CH4

32g de CH4

6 · 1023 moléculasx

x =

⋅ ⋅= ⋅ ⋅

32 6 1016

2 6 1023

23

∴ x = 12,0 · 1023 moléculas de CH4

Assim, o número de moléculas no recipiente II é 12,0 · 1023.

19 C

C4H10

Vm = 25L/mol

M = 58g/mol

m = 116g

V = ?

58g de C4H10

116g de C4H10

25LV

V

LL V L H=

⋅= ⋅ ∴ =

116 2558

2 25 50 4 10 de C

Assim, o volume ocupado por esse gás é 50L.

20 A

V = 1530L

T = 100 + 273 = 373K

P = 1atm

R = 0,082atm · L/mol · K

m = ?

M(H2O) = 18g/mol


PV nRT PVmM

RT

mPVMRT

atm Latm

= =

∴ = =⋅ ⋅

⋅

ou

g/molL/mol

1 1530 180 082, ⋅⋅ ⋅

∴ = ∴ =

K K

mg

m g O

3732754030 586

900 2, de H

Calcule o volume de água (H2O) líquida a 20°C:

d = 1g/mL

m = 900g

1g de H2O

900g de H2O

1mL

V

V = 900 · 1mL ∴ V = 900mL ∴ V = 0,9L

Assim, o volume de água (H2O) a 20°C é 0,9L.

21 C

Com os dados fornecidos, calcule a quantidade de matéria:

a)

CNTP

H2(g)

n = ?

V = 1L

Vm = 22,4L/mol

22,4L de H2

1L de H2

1moln

n

moln mol= ∴ =

122 4

0 044 2,, de H

b)

CNTP

N2(g)

n = ?

V = 1L

Vm = 22,4L/mol

22,4L de N2

1L de N2

1moln

n

moln mol= ∴ =

122 4

0 044 2,, de N

c)

H2(g)

P = 2atmV = 1L

n = ?T = –73 + 273 = 200KR = 0,082atm · L/mol · K


VOLUME 4 | QUÍMICA

Capítulo 29 Estudo dos gases III


01 A

Após a leitura do problema, temos:

Para o nitrogênio (N2):

V=2,0L;m=42g;T=300K;M=28g/mol

I. Cálculo e quantidade de matéria (n) do nitrogênio (N2): 1mol de N2 28g

n 42g nmol

n mol= ∴ =42

281 5,

II. Cálculo da pressão parcial do N2: Segundo Clapeyron: PN2

V = nN2RT

Pn RT

Vmol atm L mol K K

L

P

NN

N

2

2

2

15 10 82 10 3 102

15 41

1 3 2

= =⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

= ⋅

− − /

⋅⋅ ⋅ ⋅ ∴ = ⋅ ⋅

=

− − −3 10 10 45 41 10

18 45

4 2 22

2

P atm

P atmN

N ,

Para o oxigênio (O2): V=2,0L;m=16g;T=300K;M=32g/mol

I. Cálculo da quantidade de matéria (n) do oxigênio (O2): 1mol 32g

n 16g nmol

n mol= ∴ =16

320 5,

II. Cálculo da pressão parcial do O2: Segundo Clapeyron: PO2

V = nO2RT

I. Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcular a quantidade de matéria de H2:

PV nRT nPVRT

natm L

atm K Kmol

n

= ∴ =

∴ =⋅

⋅ ⋅ ⋅=

∴ =

2 10 082 200

216 4

0, ,,

L/mol112 2mol de H

d)

H2(g)

P = 1atmV = 1L

n = ?T = 27 + 273 = 300KR = 0,082atm · L/mol · K

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcular a quantidade de matéria de H2:

PV nRT nPVRT

atm Latm K K

nmol

n

= ∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ = ∴ =

1 10 082 300

124 6

0

,

,,

L/mol

004 2mol de H

e)

H2(g) + N2(g)

P = 1,5atmV = 1L

n = ?T = 127 + 273 = 400KR = 0,082atm · L/mol · K

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcular a quantidade de matéria da mistura:

PV nRT nPVRT

atm Latm L K

nmol

= ∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ = ∴

1 5 10 082 400

1 532 8

,,

,,

L/mol

nn mol N= +0 045 2 2, ) de (H

O maior número de moléculas relaciona-se com o maior número de mols (quantidade de matéria). Assim, conse-guimos que a ordem crescente do número de moléculas é: D < A = B < E < C

22 C m = 29g

V = 8,20L

T = 127 + 273 = 400K

P = 1520mmHg = 2atm

R = 0,082atm · L/mol · K

M = ? Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para

calcular a massa molar da substância orgânica:

PV nRT PVmM

RT

MmRTPV

g atm K Katm

= =

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

ou

L/mol29 0 082 4002 8

,,22

2 8 2 42 8 2

29 2 58

L

M M∴ =⋅ ⋅

⋅∴ ⋅ ∴ =

,,g/mol

g/mol g/mol

Assim, dentre as substâncias de fórmulas moleculares dadas, a única com essa massa molar é C4H10.

23 B

V = 0,56L

T = 0°C = 273K

P = 2atm

R = 0,082atm · L/mol · K

n = ?

I. Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron

para calcular a quantidade de matéria do gás hidrogê-

nio (H2):

PV nRT nPVRT

atmatm K K

nmol

= = = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ =

2 0 560 082 273

11222

,,

,,

LL/mol

33860 05 2∴ =n mol, de H

II. Calcule a massa de zinco (Zn) que reagiu com HCl:

↓↓

Zn(s)

m = ? n = 0,05mol

H2(g)2HCl(aq) ZnCl2(aq) ++

65,4g

m

1mol

0,05mol

m = 65,4 · 0,05g ∴ m = 3,27g de Zn

Assim, a massa de Zn que reagiu com HCl é 3,27g.

VOLUME 4 | QUÍMICA


Pn RT

Vmol atm L mol K K

L

P

OO

O

2

2

2

5 10 82 10 3 102

5 41 3

1 3 2

= =⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

= ⋅ ⋅

− − /

⋅⋅ ⋅ ∴ = ⋅ ⋅

=

− −10 10 15 41 10

6 16

4 2 22

2

P atm

P atmO

O ,

02 D

CH4(g)

C2H6(g)

V = 30L

PCH4 = ?

n = 0,5mol

n = 1,5mol

T = 300K

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcular a pressão parcial do CH4(g):

P V n RT Pn RT

V

Pmol atm L mol L

CH CH CHCH

CH

4 4 4

4

4

0 5 0 082 30

⋅ = ∴ =

∴ =⋅ ⋅ ⋅ ⋅, , / 00

300 5 0 082 10 0 41

4 4

KL

P atm P atmCH CH∴ = ⋅ ⋅ ∴ =, , ,

Assim, a pressão parcial do CH4 é 0,41atm.

03 Pressão parcial do O2 nos pulmões (PO2) = 0,20atm

Pressão total (PT) = 2,5atm

Fração molar do O2 (XO2) = ?

P P X X

P

Patm

atmXO T O O

O

TO2 2 2

2

2

0 202 5

0 4= ⋅ ∴ = = ∴ =,,

,

Assim, a fração molar do O2 é 0,4.

04

H2(g)

CH4(g)

n = 2mols

VH2 = ?

n = 4mols

VCH4 = ?

T = 27 + 273 = 300K

R = 0,082atm · L/mol · K

P = 4,1atm

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcularmos os volumes parciais do H2(g):

Para o H2(g): VH2

= ?

P V n RT

Vn R T

Pmol atm L mol K K

atm

H H

HH

⋅ =

∴ =⋅ ⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴

2 2

2

24 0 082 300

4 1, /

,

VVL

V L de HH H2 2

98 44 1

24 2= ∴ =,,

Para o CH4(g): VCH4

= ?

P V n RT

Vn R T

Pmol atm L mol K K

CH CH

CHCH

⋅ =

∴ =⋅ ⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

4 4

4

42 0 082 300

4 1, /

, aatm

VL

V L de CHCH CH∴ = ∴ =4 4

49 24 1

12 4

,,

Assim, os volumes parciais da mistura gasosa são, 24L de H2 e 12L de CH4.

05 V, F, V, F, V

Após a análise dos itens, conclui-se que:

(V) A liquefação é um processo físico e pode ser obtida com o aumento de pressão do sistema.

(F) Considerando-se um balão contendo 1L de ar atmos-férico à temperatura ambiente, a pressão parcial do N2 é maior que a pressão parcial de O2.

(V) Na mesma temperatura e pressão, volumes iguais de N2 e O2 irão conter o mesmo número de moléculas (Lei de Avogadro).

(F) A 0ºC e 1atm (CNTP), o volume molar de 44g de CO2 é 22,4L.

(V) A presença de poluentes sólidos faz com que a mistura homogênea se transforme em heterogênea.

06

Estado inicial do gás

P1 = 1atm

V1 = 50L

T1 = 127 + 273 = 400K

Estado final do gás

P2 = 2atm

V2 = ?

T2 = 227 + 273 = 500K


P VT

P VT

VP V TTP

atm L KK atm

L

V

1 1

1

2 2

22

1 1 2

1 2

1 50 500400 2

2508

= ∴ = =⋅ ⋅

⋅=

∴ 22 31 25= , L do g sá

Assim, o volume final do gás é 31,25L.

07 C

Segundo Avogadro, "volumes iguais, de gases diferentes, nas mesmas condições de temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas".

V = 8m3

N2(g) H2(g)

V = 8m3

T, P T, PContém o mesmo número de moléculas

144424443

08 C

V PO2 = 525mmHg

M = 42g/mol

PC3H6 = 160mmHg

mO2 = ?

mC3H6 = ?

M = 32g/mol

T

R

O2(g)

C3H6(g)



VOLUME 4 | QUÍMICA

calcular a relação

m

mC H

O

3 6

2

= ?.

Para o C3H6:

PVmRT

Mm

PVMRT

IC H= ∴ =3 6

( )

Para o O2:

PVmRT

Mm

PVMRT

IIO= ∴ =2

( )

Dividindo (I ÷ II):

m

m

P V

R TP V

R T

P V m

R TR T

PC H

O

C H m

O O

C H C H

C H

m2 6

2

2 6 2 6

2 2

3 6 2 6

⋅ ⋅⋅

⋅⋅

=⋅ ⋅

⋅⋅

⋅⋅

OO O

C H C H

O O

V

P M

P M

mmHg g mol

mmHg g mo

m2 2

3 6 3 6

2 2

160 42

525 32

⋅∴

⋅⋅

∴⋅⋅

⋅

/

/ ll

m

mC H

O

∴

∴ = = = =3 6

2

672016800

160400

1640

25

42

42

10

10

8

8

Assim, a reação m

mC H

O

3 6

2

25

é .

09 B

A partir das informações dadas:

I. Calcule a quantidade de matéria (n) de O2 e H2 na mistura:

Sabemos que 100g da mistura com

64% de O2 tem m = 64g de O2

36% de H2 tem m = 36g de H2

O2 (M = 32g/mol), H2 (M = 2g/mol)

Assim: nmM

g

g moln mol

nmM

g

g moln mol

O O

H H

2 2

2 2

64

322

36

218

= = ∴ =

= = ∴ =

/

/

Logo, a quantidade de matéria total (nT) da mistura é: nT = nO2

+ nH2 ∴ nT = 2 + 18 = 20mol

II. Calcule as frações molares de O2 e H2:

X

n

nmolmol

X

Xn

nmolmol

X

OO

TO

HH

TH

2

2

2

2

2

2

220

0 1 10

1820

0

= = ∴ =

= = ∴ =

, ( %)

,, ( %)9 90

Analisando as alternativas dadas, temos:

a) (F) A mistura ocupa um volume de 492L. P = 1atm, V = ?, R = 0,082atm · L/mol · K,

T = 27 + 273 = 300K, nT = 20mol. Usamos Clapeyron para calcular o volume da mis-

tura: PV = nTRT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ = ⋅ ⋅ ∴

Vn RT

Pmol atm L mol K K

atmV L V

T 20 0 082 3001

20 0 082 300

, /

, == 492L

b) (V) A mistura apresenta composição molar 10% de O2 e 90% de H2.

c) (F) A massa molecular média da mistura é 5.

MMmn

MMm diaT

m diaé é= = ∴ =10020

5

d) (F) A pressão parcial do O2 na mistura é 0,1atm. PO2

= ? XO2 = 0,1 PT = 1atm

PO2 = XO2

· PT ∴ PO2 = 0,1 · 1atm ∴ PO2

= 0,1atm

e) (F) O número de mols da mistura é 20.

10 D

Após a análise das afirmações, concluímos que:

a) (V) Um litro de ar contém 0,209L de O2.

100L de ar 20,9L de O2

1L de ar V

VL

V L de O= ∴ =20 9100

0 209 2

,,

b) (V) Um mol de ar contém 0,209mols de O2. 100mols de ar 20,9mols de O2

1mols de ar n

nmols

n mols de O= ∴ =20 9

1000 209 2

,,

c) (V) Um volume molar de ar nas CNTP contém 6,7g de O2. I. Calcule o volume de O2 em 22,4L de ar nas CNTP: 100L de ar 20,9L de O2

22,4L de ar V

VL L

V L de O nas CNTP

=⋅

=

∴ =

22 4 20 9100

468 16100

4 68 2

, , ,

,

II. Calcule a massa de O2 no volume de 4,68L: 22,4L de O2 32g

4,68L de O2 m

mg g

m g de O=⋅

= ∴ =4 68 32

22 4149 76

22 46 68 2

,,

,,

,

d) (F) A concentração em massa dos componentes do ar é diferente da concentração em volume porque as massas molares dos componentes do ar são dife-rentes entre si. Portanto, 20,9% de O2 em volume não representa 20,9% de O2 em massa.

e) (V) A concentração de O2 expressa como uma relação de volume ou uma relação de mol não se altera, se a temperatura ou a pressão são modificadas.

11 I. Calcule o volume O2 nas CNTP:

22,4L de O2 100%

V 20,9%

VL L

V L de O=⋅

= ∴ =22 4 20 9

100468 16

1004 68 2

, , ,, .

II. Calcule a massa de O2:

O2(M = 32g/mol)

22,4L de O2 32g

4,68L de O2 m

mg g

m g de O=⋅

= ∴ =4 68 32

22 4149 76

22 46 68 2

,,

,,

, .

Dessa forma, a afirmação está correta.

VOLUME 4 | QUÍMICA



01

n = 4mols

XN2 = ?

nT = 2 + 4 + 4 = 10mols

n = 2mols

n = 4mols

XO2 = ?

XH2 = ?

V = 22L

T = 0ºC ou 273K

O2(g)H2(g)

N2(g)

a) Cálculo das frações molares: Do nitrogênio (XN2

):

Xn

nmolsmols

X ouNN

TN2

2

2

210

0 2 20= = ∴ = , %

Do oxigênio (XO2):

Xn

nmolsmols

X ouOO

TO2

2

2

410

0 4 40= = ∴ = , %

Do hidrogênio (XH2):

X

n

nmolsmols

X ouHH

TH2

2

2

410

0 4 40= = ∴ = , %

b) Cálculo da pressão total exercida pela mistura: P V n RT

Pn RT

Vmol atm L mol K K

L

P

T T

TT

T

⋅ = ⋅ ∴

=⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ =

10 0 082 27322

22

, /

,338622

10 17atm

P atmT∴ = ,

Assim, a pressão total da mistura gasosa é 10,17atm.

02 a) O aumento da pressão eleva a solubilidade dos gases, favorecendo a dissolução no sangue, evitando o apa-recimento de bolhas.

b) A diferença de pressão não é drástica, o que não altera a solubilidade de forma brusca. Desse modo, não são formadas bolhas.

c) A mudança brusca na pressão altera bastante a solu-bilidade de gás, reduzindo-a intensamente, promo-vendo o aparecimento de bolhas.

03 a)

n = 0,4mol

nCH4 = 0,2mol

T = 25 + 273 = 298K

V = 10L

nT = 0,2 + 0,3 + 0,4 = 0,9mol

PCH4 = ?

PH2 = ?

nH2 = 0,3mol

PN2 = ?

R = 0,082atm · L/mol · K

PT = ?

H2(g)N2(g)

CH4(g)

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcular a pressão total (PT).

P V n RT

Pn RT

Vmol atm L mol K K

L

P

T T

TT

T

⋅ = ⋅ ∴

=⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ =

0 9 0 082 29810

21

, , /

,,,

910

2 19atm

P atmT∴ =

Assim, a pressão no interior da mistura é 2,19atm.

b) Calcule a pressão parcial dos gases: CH4, H2 e N2. • Pressão parcial do CH4 (PCH4

):

P V n RT Pn RT

V

Pmol atm L mol K

CH CH CHCH

CH

4 4 4

4

4

0 2 0 082

⋅ = ⋅ ∴ =⋅

∴ =⋅ ⋅ ⋅ ⋅, , / 2298

104 8

100 48

4

KL

atm

P atmCH

=

∴ =

,

,

• Pressão parcial do H2 (PH2):

P V n RT P

n RT

V

Pmol atm L mol K K

H H HH

H

2 2 2

2

2

0 3 0 082 2981

⋅ = ⋅ ∴ =⋅

∴ =⋅ ⋅ ⋅ ⋅, , /

007 3

100 73

2

Latm

P atmH

=

∴ =

,

,

• Pressão parcial do N2 (PN2):

P V n RT P

n RT

V

Pmol atm L mol K K

N N NN

N

2 2 2

2

2

0 4 0 082 2981

⋅ = ⋅ ∴ =⋅

∴ =⋅ ⋅ ⋅ ⋅, , /

009 7

100 97

2

Latm

P atmN

=

∴ =

,

,

Assim, as pressões parciais dos gases são: 0,48atm para o CH4, 0,73atm para o H2 e 0,97atm para o N2.

04 a) A → B representa a Lei de Boyle, que é relacionada à hipérboles equiláteras, como a da figura.

B → C representa a Lei de Charles, em que se observa a manutenção da pressão, mas a variação do volume varia.

C → D representa a Lei de Gay-Lussac, em que o volume é constante, mas a pressão varia.

b)

A

B

P

T=constante

Boyle

C

B

V

P=constante

Charles T

D

C

P

V=constante

Gay-Lussac TV

05 a) Sim. A alimentação contínua da cabine por O2 puro causará uma substituição total do ar atmosférico por este. Nessa situação, a pressão do O2 será 2,2 · 104Pa. Tal pressão está na faixa C (1 a 6) · 106Pa, de modo que o piloto irá sobreviver.

b) 4,2% I. Cálculo da pressão do ar na superfície (Psup): 2,1 · 104Pa 21%

Psup 100%

PPa Pa

P Pasup sup

,=

⋅ ⋅=

⋅ ⋅∴ = ⋅

2 1 10 1021

21 10 1021

1 104 2 3 2

5


VOLUME 4 | QUÍMICA

II. Cálculo da pressão do ar a 40m. P40 = ? Psup = 1 · 105Pa

P40 = 5 · Psup ∴ P40 = 5 · 1 · 105Pa ∴ P40 = 5 · 105Pa

III. Cálculo da % de O2 na mistura respirada pelo mer-gulhador:

PO2 = 2,1 · 104Pa P40 = 5 · 105Pa %O2 = ?

% %

,

%

de de

de

OP

PO

PaPa

O

O2

402

4

5

2

2 1002 1 105 10

100

21

= ⋅ ∴ =⋅

⋅⋅

∴ =⋅⋅ ⋅

⋅= ∴ =

10 10

5 10

2 15

4 23 2

5 2

,% , % de O

06 Dados:

Estado inicial do gás:

P1 = 120atm

V1 = 10L

T1 = 327 + 273 = 600K

Estado final do gás:

P2 = 20atm

V2 = 40L

T2 = ?


P VT

P VT

TT P V

P VK atm L

atm L

T

1 1

1

2 2

22

1 2 2

1 2

2

600 20 40120 10

= ∴ =⋅ ⋅

=⋅ ⋅

⋅

∴ =6600 2 4

124800

12400 1272

⋅ ⋅= ∴ =

K KT K ou Cº .

Assim, o gás deve ser resfriado, portanto de 327ºC para 127ºC.

07 B Uma vez que no início os gases têm volumes e tempera-

turas iguais, suas quantidades em mols serão proporcio-nais às suas pressões. Portanto, se tivermos n mols de H2, teremos 5n mols de Cl2, visto que, a proporção entre as pressões é de 1 : 5.

Na equação da reação, teremos:

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

↓ ↓ ↓Reagem: n mol de H2 + n mol de Cl2 → 2n mol de HCl

Havia: n mol de H2 + 5n mol de Cl2 → zero

Final: zero 4n mol de Cl2 → 2n mol de HCl

+

Assim, a razão entre as quantidades, em mols, de Cl2(g) e

de HCl(g) é: 42

2nn

= .

08 Dados:

Estado inicial do gás:

P1 = 90atm

V1 = 300mL

T1 = 50 + 273 = 323K

Estado final do gás:

P2 = ?

V2 = 500cm3 ou 500mL

T2 = 100 + 273 = 373K


P VT

P VT

PP V T

V Tatm mL K

mL K

P

1 1

1

2 2

22

1 1 2

2 1

90 300 373500 323

= ∴ =⋅ ⋅

=⋅ ⋅

⋅

∴ 22 2

90 3 3735 323

1007101615

62 35=⋅ ⋅

⋅= ∴ =

atm atmP atm,

Assim, a pressão que esse gás exerce é 62atm.

09 A I. Calcule a quantidade de matéria de O2 consumida na

combustão do butano (C4H10):

2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g)

↓ ↓

2 · 58g 13mol

23,2g n

m = 23,2g n = ?

nmol mol

n mol de O

=⋅

=

∴ =

23 2 13116

301 6116

2 6 2

, ,

,

II. Calcule o volume de O2: P = 1atm R = 0,082atm · L/mol · K V = ? T = 27 + 273 = 300K n = 2,6mol Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron: P V n RT

Vn RT

Pmol atm K K

atmV

⋅ = ⋅ ∴

∴ =⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ =

2 6 0 082 3001

63 96

, ,

,

L/ mol

dde O2

III. Calcule o volume de ar:

63,96L de O2 20%

V 100%V

L L

V L de ar

=⋅

=

∴ =

63 96 10020

639620

319 8

,

,

Assim, o volume de ar é 319,8L.

10 D Após a análise das informações dadas, conclui-se que: I. (V) É maior do que a pressão parcial que esse gás

exerce no ar externo à cabine a 10.000m de altitude. II. (V) Pode ser calculada pelo emprego da expressão:

pressão parcial de O2 = fração em mol de O2 · pres-são total do ar.

III. (F) Como a 2.400m de altitude o ar da cabine é mais seco que o atmosférico, sua composição é dife-rente e, por isso, as pressões parciais também são diferentes.

11 A

CO2

A

V = 20LP = 20atmT = constante

CO2

B


C

CO2


Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron para calcular a massa de gás em cada cilindro:

A: P VmM

RT mP V M

RTm

MRT

mM

RT

P VmM

RT m

A AA

AA A

A A

B BB

B

= ∴ = ∴ =⋅ ⋅

∴ =⋅

= ∴

20 20 400

== ∴ =⋅ ⋅

∴ =⋅

= ∴ = ∴ =

P V MRT

mM

RTm

MRT

P VmM

RT mP V M

RTm

B BB B

C CC

CC C

C

10 40 400

55 80 400⋅ ⋅∴ =

⋅MRT

mM

RTC

B:

C:

Assim, concluímos que os três cilindros apresentam a mesma massa.

VOLUME 4 | QUÍMICA


12 C I. Calcule a pressão total do argônio (PT) no cilindro:

Patm = 1atm PT = ?

PT = 100 · Patm ∴ PT = 100 · 1atm = 100atm

II. Calcule a pressão parcial do argônio (Par) no cilindro: PT = 100atm Par = ? Xar = 0,9% = 0,009

Par = PT · Xar ∴ Par = 100 · 0,009atm ∴ Par = 0,9atm

13 V, F, F, V, F (V) Sob pressão constante, o volume de uma amostra de

gás é diretamente proporcional à sua temperatura (Lei de Charles).

(F) Com volume constante, para determinada massa de gás, a pressão é função linear da temperatura. Tal afir-mação refere-se à Lei de Gay-Lussac.

(F) A fração em volume não é a mesma em mols. (V) Para gases, P e T constantes, V = K(N), em que V =

volume, N = número de moléculas e K é uma constante. Essa é a expressão matemática da Lei de Avogadro.

(F) Na equação geral dos gases, PV = nRT, R é denomi-nado constante universal dos gases ideais.

14 B XN2

= 75% = 0,75 XCO2 = 25% = 0,25

PT = 1,2atm PN2 = ?

Usamos a equação da pressão parcial do gás: PN2

= PT · XN2 ∴ PN2

= 1,2atm · 0,75 ∴ PN2 = 0,90atm

Assim, a pressão parcial do N2 é 0,90atm.

15 A As pressões parciais do CO2 e do NO2 não se alteram

durante o processo. Portanto, ao CO2 e ao NO2 corres-ponderão duas retas horizontais, estando a do CO2 acima da do NO2, pois a quantidade de mols do primeiro é maior que a do segundo (0,5mol de CO2 e 0,2mols de NO2). A pressão parcial do N2 vai aumentando até se introduzir os 0,3mol de N2 no recipiente. Sua representação será uma reta crescente que termina entre as horizontais do CO2 e do NO2 pois: 0,5mol de CO2 > 0,3mol de N2 > 0,2mol de NO2. A representação da pressão total também será uma reta crescente, pois é a soma das pressões parciais.

16 V, V, V, F, F

(V) As frações molares de H2 e N2 são respectivamente 23

13

e 23

13

.

Xn

nmol

mol molmolmol

Xn

nmol

mol mol

HH

T

NN

T

2

2

2

2

22 1

23

23

12 1

= =+

= =

= =+

== =13

13

molmol

(V) As pressões parciais de H2 e N2 são, respectivamente, 2,0atm e 1,0atm.

P V n RT

Pn RT

Vmol atm L mol K K

L

P

T T

TT

T

⋅ = ⋅ ∴

=⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴

3 0 082 273 1522 4

, / ,,

== ∴ =67 2

22 43

,,atm

P atmT

• PH2 = PT · XH2

PH2 = 3atm ·

23

13

∴ PH2 = 2atm

• PN2 = PT · XN2

PN2 = 3atm ·

23

13

∴ PN2 = 1atm

(V) A pressão total no vaso é de 3,0atm (Lei de Dalton). PT = PH2

+ PN2 ∴ PT = 2atm + 1atm ∴ PT = 3atm

(F) Ao comprimirmos os gases até a metade do volume inicial do frasco, teremos uma pressão final de 6,0atm.

P

Vn RT

Pn RT

Vmol atm L mol K K

L

T T

TT

⋅ = ⋅ ∴

=⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

2

2

3 0 082 273 1522 4

2

, / ,,

∴∴ = ∴ =Patm

P atmT T

67 211 2

6,

,

(F) Gases sempre formam misturas homogêneas.

17 B

Válvula

Fechada

Aberta (A + B): TF = T, PF = ?

VF = VA + VB = 2VB + VB = 3VB

Frasco A: TA = T, PA = 3PB, VA = 2VB

Frasco B: TB = T, PB = PB, VB = VB

Com esses dados, usamos a equação geral dos gases ideais.

P VT

P VT

P VT

P VT

P VT

P VT

F F

F

A A

A

B B

B

F F A A B B⋅= + ∴

⋅= +

∴ ⋅ = +∴ ⋅ = ⋅ + ⋅

∴ ⋅ = ⋅ +

∴

P V P V P V

P V P V P V

P V V P P

F F A A B B

F B B B B B

F B B B B

3 3 2

3 3 2( )

PP P

P P

F B

F B

⋅ =

∴ =

3 7

73

Assim, a pressão do sistema frasco (A + B) é igual

∴ ⋅ = +∴ ⋅ = ⋅ + ⋅

∴ ⋅ = ⋅ +

∴

P V P V P V

P V P V P V

P V V P P

F F A A B B

F B B B B B

F B B B B

3 3 2

3 3 2( )

PP P

P P

F B

F B

⋅ =

∴ =

3 7

73

.

18 B Não se pode determinar pela ausência de dados, mas se

a temperatura e o número de moléculas e o volume é o mesmo, deve-se ter a mesma pressão.

19 D T = 27 + 273 = 300K P = 750torr m = 1,04g V = 0,496L R = 62torr · L · mol–1 · K–1

M = ?

Com esses dados, usamos a equação de Clapeyron.


VOLUME 4 | QUÍMICA

P V n RT ou P V

mM

RT

Mm RTP V

g torr L mol K Kt

⋅ = ⋅ ⋅ =

∴ =⋅⋅

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅1 04 62 300

750, /

oorr L L

Mg mol

M g mol

⋅ ⋅

∴ = ∴ =

0 4919344

37252

,/

/

Assim, dentre as fórmulas moleculares dadas, a única que corresponde a massa molar de 52g/mol é C2N2.

20 A Estado inicial: P1 = ? m1 = 320g T1 = 27 + 273 = 300K O2 = M = 32g/mol V1 = 8,2L R = 0,082atm · L/mol · K


P V n RT ou P VmM

RT

Pm RTP M

g atm L mol

1 1 1 1 1 1 1

11

1

320 0 082

⋅ = ⋅ ⋅ =

∴ =⋅⋅

=⋅ ⋅, / ⋅⋅ ⋅

⋅

∴ = ∴ =

K KL g mol

Patm

P atm

3008 2 32

7872262 4

301 1

, /

,

Estado final: P2 = 7,5atm m2 = ? T2 = 300K V2 = V1 = 8,2L


P V

P V

n R T

n R TPP

nn

PP

mMmM

PP

mM

Mm

1 1

2 2

1 1

2 2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

⋅⋅

=⋅⋅

∴ = ∴ = ∴ = ⋅

∴∴ = ∴ = ∴ =⋅

=

∴ =

PP

mm

atmatm

gm

mg g

m g d

1

2

1

2 22

2

307 5

320 320 7 530

2403

80

,,

ee O2

Calcule a massa liberada.

Mliberada = M1 – M2 ∴ Mliberada = 320g – 82g

∴ Mliberada = 240g de O2.

21 C

Balão

A uma profundidade de 10m

VP = volume de profundidade

VS = volume na superfície

TS = temperatura na superfície

TP = Temperatura na profundidade

Na superfície

VS = VS

PS = PS

TS = ?

VV

PS<

2

Nessas condições, usamos a equação geral dos gases:

P VT

P VT

mas P P e VPV

ent oP V

TP V

T

ou s

S S

S

P P

PP S

S S S

S

S P

P

⋅=

⋅= <

⋅=

⋅, , :2

22

ã

eejaP V

T

PV

T T TT T ou T TS S

S

SS

P S PP S S P: .

⋅<

∴ < ∴ < >2

2 1 1

Assim, a temperatura na superfície é maior que 10m de profundidade.

22 C A reação que ocorre é representada por:

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

Nota-se que o H2 está em excesso de 1mol. Então, após a reação, resta no recipiente 1mol de H2 que não reagiu a 2mols de HCl que foram produzidos, totalizando 3mols de gases.

Cálculo da pressão parcial de HCl:

PHCl

= XHCl

· Pfinal

Analisando a equação química, conclui-se que o número de mols de gases permanece constante.

Então:

Pinicial = Pfinal = 9,3atm

PHCl

= 23

13

· 9,3

PHCl

= 6,2atm

23 E Usando-se as fórmulas moleculares e o Princípio de Avo-

gadro, temos:

Número de moléculas em cada recipiente

V = 20L V = 10LV = 20L V = 10L

Número de átomos em cada molécula

Número total de átomos em cada recipiente

(vezes)

(igual)

2 3 2 6

CO

(T, P) (T, P) (T, P) (T, P)

CO2 C2H4O2

2x 2x x x

4x

2 · 2x 3 · 2x 2 · x 6 · x

mesmo no de átomos

2x 6x6x

Portanto, o número de átomos será igual nos recipientes contendo CO2 e C2H4.

24 A pressão parcial de um gás em uma mistura gasosa é a pressão que o gás exerceria se estivesse sozinho no reci-piente, na temperatura do sistema.

Capítulo 30 Estudo dos gases IV


01 D

M = ?

d = 0,08g/L

T = 27 + 273 = 300K

P = 1atm

R = 8 · 10–2 atm · L/mol · K

VOLUME 4 | QUÍMICA


Com esses dados usamos a equação de Clapeyron:

PV

mM

RT ou PMmV

RT

PM dRT

MdRT

Patm

= nRT PV ou

g/ L

= =

∴ =

= =⋅ ⋅ ⋅−0 08 8 10 2, LL mL K

atm/ ⋅ ⋅1 300

1

d

∴M = 8 · 10–2 · 0,08 · 300g/L ∴ M = 1,92g/mol

Assim, a massa molar do composto é, aproximadamente, 2.

02 C

H2(g)

VH2 = 27km/min = 1620km/h

M = 2g/mol{ O2(g)

VO2 = ?

M = 32g/mol{ Usando a Lei de Graham, temos:

V

V

m

mk

V

Vkm

H

O

O

O O

O

2

2

2

2 2

2

1620 32

216 4

1620 44

= ∴ = = =

∴ ∴

m/h g/mol

g/mol

/VVO2

405= km/h

Assim, a velocidade de difusão do O2 é 405km/h.

03 a) n = 100mol

T = 77 + 273 = 350K

R = 62,3mmHg · L/mol · K

P = 100mm/tg

V = ?


PV = nRT

VnRT

P

mol mmHg K L

mmHg

V L V

= =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ = ⋅ ∴ =

100 62 3 350

100

62 3 350 2

,

,

L/ mol

11805

21 8

1 1000

3

3

L ou

V m

m L

=

=

,

Lembre-se:

Assim, o volume do balão meteorológico é 21,8m3.

b) d = ? P = 100mmHg, M = 4g/mol, T = 350K,


dPMRT

mmHgmmHg K K

g

d

= =⋅

⋅ ⋅ ⋅= ∴

=

−

100 462 3 350

400218051 1

g/ molL/ mol,

00 0183, /g L

Assim, a densidade do He é 0,0183g/L.

04 D

Equação: CaC2(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)

M = 64g/mol

m = ?P = 1atmT = 27 + 273 = 300Kn = ?

V = 12,3L

I. Calcule a quantidade de acetileno (C2H2) em mol, usando Clapeyron:

PV nRT nPVRT

atm Latm L mol K K

mol

= ∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

∴ −

1 12 30 082 300

12 324 6

,, /

,, 11 2 20 5∴ =n mol de C H,

II. Calcule a massa de carbureto, usando a equação:

CaC2(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)

64gm

M = 64g/mol

?P = 1atmT = 27 + 273 = 300Kn = ?

V = 12,3L

1 mol0,5 mol

↓↓

m = 64 · 0,5g ∴ m = 32g de CaC2.

Assim, a massa de carbureto é 32g.

05 B

A densidade de um gás é inversamente proporcional à temperatura. Assim, a densidade aumentará se a tempe-ratura diminuir.

06 C

Após a análise das afirmações, conclui-se que:

I. (F) A massa específica do gás é alterada pela elevação

da temperatura.

II. (V) A energia cinética média das moléculas aumenta

com a elevação da temperatura.

III. (V) A temperatura não altera a massa do gás.

IV. (F) O produto pressão × volume não permanece cons-tante porque houve variação na temperatura.

07 Equação da reação:

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

m = 65,3g

m = ?P = 1atmV = 1LT = 25 + 273 = 298K

n = ?

I. Calcule a quantidade de hidrogênio, (H2) em mol, usando Clapeyron:

PV nRT nPVRT

atm Latm L mol K K

moln

= ∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅=

∴ =−

1 10 082 298

124 4

01

, /

,,004 2mol de H

m = 65,3 · 0,04g ∴ m = 2,61g de zn.

II. Calcule a massa de zinco (Zn):

↓↓

Zn(s) + 2HCl(aq)

65,3g 1molm 0,04mol

ZnCl2(aq) + H2(g)

M = 65,3g/molm = ? n = 0,04mol

m = 65,3 · 0,04g ∴ m = 2,61g de Zn

Assim, a massa de zinco introduzida é 2,61g.

08 A

O gás hélio é inerte (não corre de inflamar e mais leve que o ar (sobe).


VOLUME 4 | QUÍMICA

01 a)

{

CaO(s) + 3C(s) CaC2(s) + CO(g)

56g 64gm280,5g

M = 64g/molM = 56g/mL

m = 280,5g m = ?

mg g

m g de CaC=⋅

= ∴ =280 5 64

5617952

56320 57 2

,,

↓↓

Assim, a massa de CaC2 produzida é 320,5g.

b) Equações sucessivas:

CaO(s) + 3C(s) → CaC2(s) + CO(g)

CaC2(s) + 3H2O(l) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)


CaO(s) + 3C(s) + 3H2O(l) C2H2(g) + Ca(OH)2(aq) + CO(g),

56g 26gm280,5g

M = 56g/mL

m = 280,5gM = 26g/mol

m = ?

mg g

m g de C H g=⋅

= ∴ =280 5 26

567293

56130 23 2 2

,, ( )

↓ ↓

Assim, a massa de acetileno produzida é 130,23g.

c) P = 1atm

V = ?

M = 26g/mol

m = 130,23g

R = 0,082atm · L / mol · K

T = 300K


PV nRTmM

VmRTPM

Vg atm K K

atm

= =

=

=⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

ou PV

L/mol130 23 0 082 300

1

, ,

22632036 58

26

123 21 2 2

g/mol∴ =

∴ =

Vg

V L de C H g

,

, ( )

Assim, o volume de acetileno (C2H2) obtido é 123,21L.

02 Calcule a quantidade de CO2 em mol:

I.

2LiOH(s) + CO2(g) → Li2CO3(s) + H2O(l)

1moln

M = 24g/mL

m = 348mg = 348 · 10–3gn = ?

2 · 24g

348 · 103g

{ ng

g

n mol

=⋅

= ⋅

∴ =

−−348 10

487 25 10

0 00725

33,

,

↓ ↓

II. Calcule o volume de CO2, usando a equação de CO2 de Clapeyron:

P = 781mmHg


T = 21 + 273 = 294K

n = 0,00725 mol

V = ?

PV = nRT

∴ = =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

=

VnRT

Pmol mm Hg K K

mmHg

VL

0 00725 62 3 294781

132 7978

, ,

,

L/mol

110 17 2∴ =V L de CO,

Assim, o volume máximo de CO2 é 0,17L.

09 a) H2 (MM = 2u)

H22 ou D2 (MM = 4u) {M

Muu

M

MH

D

H

D

2

2

2

2

24

12

= ∴ =

b)

dH2 =0,09 g/L

dD2 = ? {d

d

M

M dd

d

H

D

H

D DD

D

2

2

2

2 2

2

2

0 09 12

2 0 09

0 18

= ∴ = ∴ = ⋅

∴ =

,,

,

g/Lg/L

g/L

10 B

A velocidade de efusão de um gás é inversamente propor-cional a sua massa molar. Portanto, o gás de menor massa molar deverá sair primeiro: H2S (massa molar 34 g/mol). O segundo a sair é o que apresenta massa molar intermediá-ria: (CH3)2O (massa molar 62g/mol). O último a sair é o que apresenta massa molar maior: SO2 (massa molar 64g/mol).

11 B

Equação:


M = 65,4g

m = ?P = 2atmT = 0ºC + 273 = 273KV = 0,56L

n = ?

I. Calcule a quantidade de hidrogênio (H2) em mol, usando Clapeyron:

PV nRT nPVRT

natm L

atm L K mo

= ∴ =

∴ =⋅

⋅ ⋅ ⋅=

2 0 560 082 273

11222 3

,,

,,L /mol ll

n mol de H

−

∴ =

1

20 05,

II. Calcule a massa de zinco (Zn):


M = 65,4g/moln = 0,05mol

m = ?

65,4g 1 mol0,05 molm

↓↓

m = 65,4 · 0,05g ∴ m = 3,27g de Zn

Assim, a massa de zinco produzida é 3,27g.

VOLUME 4 | QUÍMICA


03 a) I. Calcule a quantidade de nitrogênio (N2), em mols, usando a equação de Clapeyron:

n = ?

P = 1atm

T = 27 + 273 = 300K

V = 73,8L

R = 0,082atm · L/mol · K

PV = nRT

∴ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅=

∴ =

−nPVRT

atm Latm L mol K K mol

n m

1 73 80 082 300

73 824 6

3

1

,, /

,,

ool de N g2( )

II. Calcule a quantidade de azida de sódio (NaN3) em mols, usando a equação da reação química:

6NaN3(s) + Fe2O3(s) → 3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g)

9mols3mols

n = ? n = ?

6moln

∴ =⋅

= ∴ =nmol mol

n mol de N g

6 39

189

2 2( )

n = 3mol

↓ ↓

Assim, são necessários 2 mols de N2(g).

b) Como a temperatura se mantém constante, usamos a lei de Boyle para calcular a pressão interna:

Situação 1 Situação 2

P1 = 1atm P2 = ?

VI = V VV

2 3=

PIVI = P2V2

1

332 2atm V P

VP atm⋅ = ⋅ ∴ = .

Assim, a pressão interna do air bag é 3 atm.

04 C

I. Calcule a quantidade de nitrogénio (N2) em mols:

Vm = 22,7L / mol

22 7 1

10

1022 7

0 44

2

2

2

,

,, ( )

L de N mol

L de N n

nmol

n mol de N g

→

→

= ∴ =

II. Calcule a massa de azoteto de sódio (NaN3), usando a equação da reação:

2NaN3(s) → 2Na(s) + 3N2(g

m = ? n = 0,44mol

2 · 65gm

M = 65g/mol

3mols0,44mols

m=2 65 0 44

357 2

319 06 3

⋅ ⋅= ∴ =

, ,, ( )

gm g de NaN s

↓↓

Assim, a massa de azoteto de sódio NaN3(s) é, aproxima-damente, 19g.

05 D

I. Calcule a quantidade de nitrogênio (N2), em mol, usando a equação da reação:

2NaN3(s) 2Na(s) + 3N2(g

m = 65g n = ?

M = 65g/mol

3 molsn

2.65g65g

nmol mol

n mol de N g=⋅⋅

= ∴ =65 3

2 653

21 5 2, ( )

↓ ↓

II. Calcule a quantidade de nitrogênio (N2) produzida em litros, usando a equação de Clapeyron:

P = 1atm

n = 1,5 mol

V = ?

R = 0,082atm · L/mol · K

T = 27 + 273 = 300K

PV = nRT

VnRT

Pmol atm L mol K K

atm

V L de N g

= =⋅ ⋅ ⋅ ⋅

∴ =

1 5 0 082 3001

36 9 2

, , /

, ( )

Assim, o volume de N2 produzido é 36,9 L.

06 C

Os balões que contêm os gases menos densos que o ar ficam na parte superior da sala. Os balões contendo os gases mais densos que o ar ficam na parte inferior da sala.

07 E

Equacione a reação e, por meio dela, calcule a massa de CO2 produzida:

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)

V = 5,6L m = ?

44gm

22.4L5,6L

M = 44g/mol

mg g

m g de CO=⋅

= ∴ =5 6 44

22 444

411 2

,,

↓↓

Assim, a massa de CO2 produzida é 11g.

08 A

I. Calcule a quantidade em mols de H2 produzida, usando a equação de Clapeyron:

P = 3atm V = 8,2 L n = ? R = 0,082atm · L / mL · K T = 27 + 273 = 300K


VOLUME 4 | QUÍMICA

PV = nRT

n

PVRT


= =⋅

⋅ ⋅ ⋅=

⋅⋅ −

3 8 20 082 300

3 8 23 8 2 1

,, /

,,

∴n = 1mol de H2(g)

II. Calcule a massa de LiH, usando a equação da reação:

LiH(s) + H2O(l) → LiHO(aq) + H2(g)

m = ?

7 · 94gm

n = 1mol

M = 7,94g/mol

1 mol1 mol

↓↓

m = 7,94g de LiH

Assim, a massa de LiH necessária é 7,94g.

09 D

I. Calcule a quantidade de nitrogênio (N2), em mol,

usando a equação de Clapeyron:

P = 1atm

V = 74L

n = ?

R = 0,082atm · L / mol · K

T = 27 + 273 = 300K

PV = nRT

∴ = =

⋅⋅ ⋅ ⋅

= −nPVRT


1 740 082 300

7424 6 1, / ,

n = 3mol de N2(g)

II. Calcular a massa de azida de sódio (NeN3), usando a

equação química:

NaN3(s) 2Na(s) + 3N2(g

m = ? n = 3mol

M = 65g/mol

3mols3mols

65gm

↓↓

∴ m = 65g de NaN3

Assim, a massa de azida de sódio necessária é 65g.

10 C

I. Calcule a quantidade de CO2, em mols, usando a

equação da reação:

Ca(OH)2(s) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(l)

n = 2mol

n1moL 1moL

n = 2 mol de CO2(g)2moL

m = ?

{↓↓

II. Calcule o volume de CO2 usando a equação de Cla-peyron:

P = 1atm

V = ?

n = 2 mol

R = 0,082atm · L/mol · K

T = 27 + 273 = 300K

PV = nRT

V

nRTP

mol atm L mol K Katm

= =⋅ ⋅ ⋅ ⋅2 0 082 300

1, /

∴ V = 2 · 0,082atm · 300L ∴ V = 49,2L de CO2

Assim, o volume de CO2 que reage é 49,2L.

11 E

Equacione a reação e, por meio dela, calcule a quanti-dade de O2 em mols:

2KClO3(s) ∆ 2KCl(s) + 3O2(g

n = 1moln = ?

3mol2mols1mols n

↓↓

n

moln mol de O g= ∴ =

32

1 5 2, ( )

Calcule o valor de oxigênio (O2) produzido usando a equação de Clapeyron:

P = 1atm

V = ?

n = 1,5 mol

R = 0,082 atm · L / mol · K

T = 273K

PV = nRT

V

nRTP

mol atm L mol K Katm

= =⋅ ⋅ ⋅ ⋅1 5 0 082 273

1, , /

V = 33,6L de O2

Assim, o volume de O2 produzido é 33,6L.

12 D

H2

VH2 = 20km/min = 1200km/h

MH2 = 2g/mol

12

3

O2

VO2 = ?

MO2 = 32g/mol

12

3

Calcule a velocidade de difusão do oxigênio usando a Lei de Graham:

V

V

M

M V

Vk

H

O

O

H O

O

2

2

2

2 2

2

1200 32

216 4

12004

= ∴ = = =

= ∴

km/h g/mol

g/mol

m/LVV kO2

300= m/h

Assim, a velocidade de difusão do gás oxigênio é 300km/h

13 B

Gás HeMHe = 4g/mol

VHe = 3Vx

12

3

Gás xMx = ?

12

3

VH2

3

VOLUME 4 | QUÍMICA


Por meio da Lei de Graham, calcule a massa molar do gás x.

VV

MM

VMVx M

VxVx M

x

He

He

x

He

x

x x

= ∴ = ∴ =

∴

=

34

34

13

42

g/mol g/mol

g/mmol g/molg/mol

M =36g/molx

M MM

x xx

∴ = ∴ = ⋅

∴

219

44 9

Assim a massa molar de x é 36g/mol.

14 B

Como o volume se manteve constante, trata-se de uma transformação isovolumétrica e, assim, usamos a Lei de Charles:

PI = 24lb/pol2

P2 = ?

TI = 27 + 273 = 300K

T2 = 57 + 273 = 330K

PT

PT

I

I

= 2

2

∴⋅

=⋅

= ∴ =

PP T

T

l K

T

Pl

P

I2

1 22

2

2 22

24 330

79230

26 4

l

l

l

b/po

b/pob/pol,

Assim, a pessoa medirá uma pressão de 26,4lb/pol2.

15 A

Para uma temperatura constante, como é o caso, pode-mos reescrever: PV = nK, em que K é uma constante. Se n também for constante, podemos escrever PV = K, em que K será outra constante. Neste último caso, temos a expressão da Lei de Boyle: o produto PV é constante para uma mesma quantidade de gás à temperatura constante. Para os três balões, podemos escrever:

Balão 1: P1V1 = n1K, Balão 2: P2V2 = n2K, Balão 3: P3V3 = n3K. De acordo com os dados fornecidos, V2 = 2V1 e

V3 = 3V1, podemos escrever:

para o balão 1: PI VI = n1K;paraobalão2:2P2VI = n2K. Para o Balão 3: 3P3VI = n3K.

I. (F) A pressão em B1 é igual à pressão em B2. Nos balões 1 e 2, o número de mols é o mesmo, ou seja, 0,5 mol para cada um. Se P1V1 = 2P2V1, logo se deduz que P1 = 2P2.

II. (F) Os produtos P1V1, P2V2 e P3V3 são iguais entre sí. Considerando os valores de n em cada balão, temos que: PIVI=0,5K;P2V2 = 0,5K e P3V3 = K. Por-tanto, PIVI = P2V2 ≠ P3V3.

III (V) Se apenas a torneira T1, for aberta, a pressão em B2 ficará igual à pressão em B3. Se abrirmos a torneira T1, o sistema conjunto balão 1 + balão 2 se tornará igual ao balão 3 em mol e volume, logo a pressão em B1 será igual à pressão em B2, que é igual a pressão em B3.

IV. (V) Se apenas a torneira T2 for aberta, haverá difusão do gás de B3 para B2.

Um gás flui de um sistema de pressão maior para sis-tema de pressão menor. Vamos comparar as pressões

nos balões 2 e 3, vejamos: 2P2VI = 0,5K e 3P3VI = K (con-forme mostrado anteriormente). Matematicamente,

temos que: 4P2VI = 3P3VI o que P3 = PP V

VP

32 1

1

24

343

=

ou que P3 = 1,3 vezes maior que P2, logo, haverá difusão do gás de B3.

V. (F) Se as torneiras T1 e T2 fossem abertas, o número 4de mols em B1 continuaria sendo igual a 0,5. Final-mente, se as duas torneiras fossem abertas, tere-mos um total de 2mols de gás, em um volume igual a 6V1. Portanto, a pressão total será K/3V1. A pres-são em B1 é dada por P1 = n1 · K/V1. Após a abertura das torneiras, P1 será igual a pressão total, temos que: K/3V1 = n1K/V1. Logo, n1 = 0,33mol.

16 D

Se a temperatura do gás aumenta, aumentará a energia cinética medida das moléculas, aumentando assim, o número de colisões das moléculas do gás contra as pare-des do recipiente e, como consequência, a pressão do gás aumenta.

17 D

Bolha

A uma profundidade de 5mV1 = V

PI = 1atm + x = 1atm + 12

atm

∴ PI = 32

atm

12

3

Calcule x = ?

V2 = ?

P2 = 1 atmNa superfície

10m

5m

1atm

x atm=12

12

3

Como a temperatura se mantém constante, usamos a Lei de Boyle para calcular o volume da bolha:

PIVI = P2V2 ∴ V2 = VPVP

atm V

atmV V V VI I

22

2 2

32

132

1 5= =⋅

∴ = ∴ = , .

Assim, o volume da bolha na superfície é 1,5V.

18 D

a) (V) Enunciado da Lei de Boyle.

b) (V) P

V

c) (V) PV = K ouP1V

= K

d) (F) Só se a variação do aumento for o produto. e) (V) Inversamente proporcional.


VOLUME 4 | QUÍMICA

19 B

Para que analisemos as afirmativas é necessário lem-brar que: dentro do pote havia ar e como este estava na geladeira, ele era frio e mais denso. Ao se retirar o pote da geladeira, o ar esquenta e se expande, estufando a tampa.

a) (F) O fenômeno não ocorreria se o recipiente fosse fechado a vácuo (sem ar), isso porque, é o ar que faz a tampa estufar.

b) (V) Houve aumento de pressão proveniente do aumento de temperatura.

c) (F) Não, porque houve variação na temperatura. d) (F) O valor da grandeza (PV na escala Kelvin), para o ar

do recipiente, é igual quando a tampa está a ponto de saltar, do que quando o recipiente está na gela-deira.

e) (F) O resultado do experimento depende da tempera-tura do ambiente.

20 B a) (F) A energia interna depende da temperatura. b) (V) São grandezas inversas (supondo-se T=CTE). c) (F) Adiabática refere-se a calor. d) (F) Depende do trabalho envolvido. e) (F) São diretamente proporcionais.

21 A Com o aumento da temperatura, a densidade do ar pre-

sente no tubo de ensaio diminui. Parte desse ar passa para o balão, fazendo com que o volume deste aumente.

22 C De acordo com a figura, o êmbolo é livre (para se mover

verticalmente) e, consequentemente, a pressão externa não varia. Logo V e T são diretamente proporcionais.

VαT ou V = KT ∴ VT

K= = constante.

23 O oxigênio, porque apresenta a menor massa molecular.

24 C Calcule o volume do cloreto de hidrogênio (HCl) usando

a equação da reação:

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

V = 10L m = ?

2LV

1L10L

m = 44g/mol

V = 10 · 2L ∴ V = 20L de HCl(g)

12

3

↓↓

Assim, o volume de HCl(g) produzido é 20L.

Elaborado por: Cícero Waldemir Vital da Silva

Omar Landim

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