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Exercícios sobre equação de estado dos gases

Exercícios de Química

Os exercícios sobre a equação de estado dos gases (equação de Clapeyron) envolvem trabalhar com grandezas como volume, pressão, temperatura e quantidade de matéria. Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
questão 1

(Cesgranrio-RJ) Uma quantidade de matéria igual a 5mol de gás ideal a uma temperatura de 27ºC ocupa um volume de 16,4 litros. A pressão exercida por essa quantidade de gás é: (Dado: R: 0,082 atm .L/mol.K)

a) 0.675 atm

b) 0,75 atm

c) 6,75 atm

d) 7,5 atm

e) 75 atm

questão 2

(Cesgranrio-RJ) Num tanque de gás, havia 8,2 m3 de gás oxigênio (massa molecular = 32 u) a -23ºC e 2 atm de pressão. Tendo ocorrido vazamento, verificou-se que a pressão diminuiu em 0,5 atm, que massa de gás oxigênio foi perdida, sabendo-se que a temperatura permaneceu constante?
a) 0,6 kg
b) 19,2 kg
c) 6,4 kg
d) 25,6 kg
e) 32,0 kg

questão 3

Qual é o volume em mL ocupado por 4 mol de um gás a 800 mmHg de pressão e temperatura de 30 ºC?

a) 9438,45

b) 1,2423. 10-1

c) 9345

d) 9,43845 . 104

e) 0,123

questão 4

Um recipiente de 20 L de capacidade contendo 68 g de amônia (NH3) é transportado da Noruega, sob temperatura de 10ºC, para o Egito, a 40ºC. Assinale a alternativa que indica respectivamente qual é a quantidade de matéria de amônia presente no recipiente, a pressão exercida pela amônia a 10ºC e a pressão exercida pela amônia no Egito. (Dado: R = 0,082 atm .L/mol.K).

a) 4 mol, 0,16 atm e 0,65 atm.

b) 4 mol, 5,1 atm e 4,6 atm.

c) 5 mol, 5,8 atm e 6,41 atm.

d) 5 mol, 0,205 atm e 0,82 atm.

e) 4 mol, 4,6 atm e 5,1 atm.

respostas
Questão 1

Alternativa “d”.

Dados:

n = 5 mol;

T = 27ºC = 300 K;

V = 16,4 L;

R = 0,082 atm .L/mol.K;

P = ?

Pela equação de Clapeyron, temos:

P . V = n . R . T

P = n . R . T
           V

P = (5 mol) . (0,082 atm .L/mol.K) . (300 K)
                              16,4 L

P = 7,5 atm

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Questão 2

Alternativa “c”.

Dados:

M = 32 g/mol;

T = - 23ºC = 250 K;

V = 8,2 m3 = 8,2 103 L;

R = 0,082 atm .L/mol.K;

Pinicial = 2 atm;

Pfinal = 1,5 atm;

m = ?

Pela equação de estado dos gases ou equação de Clapeyron, temos:

P . V = n . R . T

Visto que n = m/M, podemos realizar a seguinte substituição na equação de Clapeyron acima:

P . V = m . R . T
                M

m = P . V . M 
          R . T

Com essa fórmula, calculamos primeiro a massa inicial de gás oxigênio, quando a pressão era de 2 atm, e depois calculamos a massa final de gás oxigênio, quando a pressão passou para 1,5 atm. Depois, basta diminuir esses valores para descobrir o total de massa de gás oxigênio que foi perdida:

minicial = Pinicial . V . M mfinal = Pfinal . V . M  
                   R . T                         R . T

minicial = 2 . 8,2 .103 . 32 mfinal = 1,5 . 8,2 . 103 . 32  
                0,082 . 250                      0,082 . 250

minicial = 524,8 . 103 minicial = 393,6 . 103
                  20,5                        20,5

minicial = 25,6 .103 g = 25 600 g mfinal =19,2 .103 g = 19 200 g

Massa perdida = minicial - mfinal

Massa perdida = 25 600 – 19 200

Massa perdida = 6 400 g = 6,4 kg

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Questão 3

 Alternativa “d”.

Dados:

n = 4 mol;

T = 30ºC = 303K;

P = 800 mmHg;

R = 62 300 mmHg . L/mol . K (Visto que a pressão foi dada em mmHg e o volume deve ser dado em mL, vamos usar essa constante universal dos gases);

V = ?

Pela equação de estado dos gases ou equação de Clapeyron, temos:

P . V = n . R . T

V = n . R . T  
           P

V = (4 mol) . (62 300 mmHg . L/mol . K) . (303 K) 
                               800 mmHg

V = 94384,5 mL = 9,43845 . 104 mL 

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Questão 4

Alternativa “e”.

* Cálculo da quantidade de matéria:

n = m/M
n = 68 g/ 17,01 g/mol

n = 4 mol

- Pela equação de estado dos gases ou equação de Clapeyron, temos:

P . V = n . R . T

P = n . R . T
           V

* Cálculo da pressão exercida pela amônia a 10ºC (283 K):

P = (4 mol) . (0,082 atm .L/mol.K) . (283 K)  
                              20 L

P = 4,6 atm

* Cálculo da pressão exercida pela amônia a 40ºC (313 K):

P = (4 mol) . (0,082 atm .L/mol.K) . (283 K)  
                             20 L

P = 5,1 atm

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