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Exercícios sobre cálculo do volume parcial de um gás

Exercícios de Química

Com estes exercícios sobre cálculo do volume parcial de um gás, isto é, o espaço que um gás ocupa em um recipiente quando submetido à pressão total da mistura gasosa. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

Uma mistura gasosa foi formada pela adição dos gases SO2, N2O e CH4 a um recipiente com capacidade de 40 L. Os gases que foram misturados apresentavam, respectivamente, pressões parciais iguais a 0,90 atm, 1,30 atm e 1,20 atm. Qual das alternativas a seguir indica, nessa ordem, o volume parcial de cada um desses gases?

a) 16; 11; 13

b) 15,3; 10,59; 14,11

c) 10,59; 15,3; 14,11

d) 11; 16; 13

e) 13; 11; 16

questão 2

Uma mistura gasosa formada pelos gases metano e butano foi adicionada a um determinado recipiente com volume de 60 L e, logo em seguida, aquecida até a temperatura de 127 oC a uma pressão de 3 atm. Sabendo que o número de mol de metano utilizado na mistura foi de 5 mol, qual é o valor do volume parcial do butano nessa mistura?

a) 2,25 L

b) 3,25 L

c) 4,25 L

d) 5,25 L

e) 6,25 L

questão 3

(Furg) O ar é uma mistura de gases. Mais de 78% dessa mistura é de nitrogênio. O oxigênio representa cerca de 21%. O argônio 0,9% e o dióxido de carbono 0,03%. O restante é constituído de outros gases. O volume ocupado pelo oxigênio nessa mistura, em um ambiente de 10 L, é:

a) 2,1 L

b) 4,7 L

c) 10 L

d) 17,7 L

e) 22,4 L

questão 4

(Unimes-SP) Um balão de 33,6 L contém uma mistura gasosa com massa de 40 g. A pressão total do sistema é 0,8 atm e sua constituição, em massa, é: 44% de CO2, 42% de N2 e 14% de CO. O volume parcial do N2 em litros é:

Dados: C=12; O=16; N=14.

a) 33,6

b) 16,8

c) 11,2

d) 5,6

e) n.d.a

respostas
Questão 1

Letra c). A partir dos dados fornecidos pelo exercício, devemos realizar os seguintes passos para determinar os volumes parciais dos gases:

  • Volume total (balão) = 40 L

  • Pressão parcial do SO2 = 0,9 atm

  • Pressão parcial do N2O = 1,3 atm

  • Pressão parcial do CH4 = 1,2 atm

  • Volume parcial do SO2 = ?

  • Volume parcial do N2O = ?

  • Volume parcial do CH4 = ?

    1º Passo: determinar a pressão total dos gases misturados.

Para isso, basta somar as pressões fornecidas de cada gás:

PT = PSO2 + PN2O + PCH4

PT = 0,9 + 1,3 + 1,2

PT = 3,4 atm

2º Passo: utilizar a pressão total, a pressão do SO2 e o volume total da mistura na seguinte expressão para determinar o volume parcial do SO2:

VO2 = PSO2
VT         PT  

VO2 = 0,9
40     3,4

VO2 .3,4 = 40 . 0,9

VO2 = 36 
        3,4

VO2 = 10,59 L

3º Passo: utilizar a pressão total, a pressão do N2O e o volume total na seguinte expressão para determinar o volume parcial do N2O:

VN2O = PN2O
VT        PT  

VN2O = 1,3
  40      3,4

VN2O .3,4 = 40 . 1,3

VN2O = 52
           3,4

VN2O = 15,3 L

4º Passo: utilizar a pressão total, a pressão do CH4 e o volume total na expressão a seguir para determinar o volume parcial do CH4:

VCH4 = PCH4
VT         PT

VO2 = 1,2
40     3,4

VCH4 =.3,4 = 40 . 1,2

VCH4 = 48
          3,4

VCH4 = 14,11 L

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Questão 2

Letra d). Para determinar os volumes parciais, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos pelo exercício:

  • Pressão total = 3 atm

  • Volume total = 60 L

  • Temperatura do sistema = 127 oC

  • Número de mol de metano = 5 mol

⇒ 1º Passo: Determinar o número de mol total da mistura.

Para isso, basta utilizar os valores da pressão, volume e temperatura na seguinte expressão:

P.V = nT.R.T

3.60 = nT.0,082.400

3.60 = nT.32,8

nT = 180
       32,8

nT.= 5,48 mol

⇒ 2º Passo: Determinar o número de mol do butano (nC4H10).

Para isso, basta utilizar o número de mol total e o número de mol do metano na expressão a seguir:

nT = nCH4 + nC4H10

5,48 = 5 + nC4H10

nC4H10 = 5,48 – 5

nC4H10 = 0,48 mol

⇒ 3º Passo: Determinar o volume do butano.

Para calcular o volume parcial do butano, basta utilizar o volume total fornecido, o número de mol total e o número de mol do butano, calculados anteriormente, na expressão a seguir:

VC4H10 = nCH4
VT            nT

VC4H10 = 0,48
   60        5,48

VC4H10 .5,48 = 60 . 0,48

VC4H10 .5,48 = 28,8

VC4H10 = 28,8
              5,48

VC4H10 = 5,25 L

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Questão 3

Letra c). O volume ocupado pelo oxigênio, assim como todo gás, é sempre o mesmo do ambiente em que ele se encontra. Como esse gás está em um ambiente de 10L, seu volume é de 10L.

Caso o exercício tivesse questionado o valor do volume parcial do oxigênio na mistura, bastaria utilizar o volume total (10 L) e a fração molar do oxigênio (21% ou 0,21) na expressão a seguir:

VO2 = XO2
VT            

VO2 = 0,21
10          

VO2 = 10 . 0,21

VO2 = 2,1 L

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Questão 4

Letra b). Para determinar o volume parcial do N2, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos no exercício:

  • Volume total (balão) = 33,6 L

  • Massa da mistura = 40 g

  • Pressão total = 0,8 atm

  • Fração molar do CO2 = 44% ou 0,44 em massa

  • Fração molar do N2 = 42% ou 0,42 em massa

  • Fração molar do CO = 14% ou 0,14 em massa

Obs.: Como as frações molares são em massa, não podemos utilizar a expressão a seguir para determinar o volume parcial do N2:

VN2 = XN2
VT            

Assim, a partir dessa informação, devemos resolver da seguinte forma:

⇒ 1º Passo: Determinar a massa de CO2.

Para isso, basta multiplicar sua porcentagem fornecida pela massa total:

mCO2 = 40.0,44

mCO2 = 17,6 g

⇒ 2º Passo: Determinar a massa de N2.

Para isso, basta multiplicar sua porcentagem fornecida pela massa total:

mN2 = 40.0,42

mN2 = 16,8 g

⇒ 3º Passo: Determinar a massa de CO.

Para isso, basta multiplicar sua porcentagem fornecida pela massa total:

mCO = 40.0,14

mCO = 5,6 g

⇒ 4º Passo: Determinar o número de mol do CO2.

Obs.: A massa molar do CO2 é obtida pela multiplicação de um carbono e sua massa, somada à multiplicação de dois oxigênios pela sua massa.

Para isso, basta dividir a massa encontrada anteriormente pela sua massa molar:

nCO2 = 17,6
          44

nCO2 = 0,4 mol

⇒ 5º Passo: Determinar o número de mol do N2.

Obs.: A massa molar do NO2 é obtida pela multiplicação entre dois nitrogênios e sua massa.

Para isso, basta dividir a massa encontrada anteriormente pela sua massa molar:

nN2 = 16,8
        28

nN2 = 0,6 mol

⇒ 6º Passo: Determinar o número de mol do CO.

Obs.: A massa molar do CO é obtida pela multiplicação de um carbono e sua massa, somada à multiplicação de um oxigênio pela sua massa.

Para isso, basta dividir a massa encontrada anteriormente pela sua massa molar:

nCO = 5,6
        28

nCO = 0,2 mol

⇒ 7º Passo: Determinar o número de mol total (nT) da mistura.

Para isso, basta utilizar os números de mol encontrados anteriormente na expressão a seguir:

nT = nCO2 + nN2 + nCO

nT = 0,4 + 0,6 + 0,2

nT = 1,2 mol

⇒ 8º Passo: Determinar o volume parcial do N2 na mistura utilizando o volume total, o número de mol do N2 e o número de mol total na seguinte expressão:

VN2 = nN2
VT       nT

VN2 = 0,6
33,6   1,2 

VN2 .1,2 = 33,6 . 0,6

VN2 .1,2 = 20,16

VN2 = 20,16
         1,2

VN2 = 16,8 L

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