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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 1 Aula 26 - Gases Comportamento qualitativo e quantitativo dos gases ideais. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 4 1. VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS 4 Volume 4 Temperatura 5 Pressão 5 2. TEORIA CINÉTICA DOS GASES 6 3. TRANSFORMAÇÕES GASOSAS 7 Transformação Isotérmica 7 Transformação Isovolumétrica ou Isocórica ou Isométrica 8 Transformação Isobárica 10 Equação Geral de Um Gás 12 4. EQUAÇÃO DE ESTADO DE UM GÁS OU EQUAÇÃO DE CLAPEYRON 13 Hipótese ou Lei de Avogadro 13 Equação de Estado de Um Gás ou Equação de Clapeyron 14 5. MISTURA GASOSA 17 Pressão Parcial (Px) 17 Fração Molar (X) 18 Volume Parcial 18 6. DENSIDADE GASOSA 21 Densidade Absoluta 22 Densidade Relativa 22 7. EFUSÃO E DIFUSÃO GASOSA 25 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 3 8. QUESTÕES FUNDAMENTAIS 28 9. JÁ CAIU NOS PRINCIPAIS VESTIBULARES 30 Transformações Gasosas 30 Equação de Estados de Um Gás 38 Mistura Gasosa 45 Densidade, Difusão e Efusão Gasosa 51 10. GABARITO SEM COMENTÁRIOS 58 11. RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES FUNDAMENTAIS 59 12. QUESTÕES RESOLVIDAS E COMENTADAS 65 13. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 118 14. REFERÊNCIAS 118 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 4 Introdução Seja bem-vindo(a) a mais uma aula de Química Geral. Fazia tempo, não é mesmo? Essa aula abordará sobre gases e suas propriedades. Muita atenção, organização e dedicação. Are you ready? You can do it! 1. Variáveis de Estado de Um Gás Existem três principais variáveis de estado de um gás que são utilizadas para qualificar o comportamento de um gás: volume, temperatura e pressão. É muito importante que você domine as transformações de unidades, portanto, irei apresentar as principais unidades das variáveis de estado que são utilizadas pelos vestibulares. Volume Os gases são partículas que apresentam grande mobilidade de suas partículas e preenchem todo o recipiente em que se encontram, logo, o volume de um gás é o volume do recipiente. • m3 x 103 • dm3 ou L x 103 • cm3 ou mL t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 5 Temperatura A temperatura é definida pela energia cinética média das partículas. Os vestibulares de Química utilizam, apenas, duas escalas de temperatura: Celsius e Kelvin. Lembre-se que Celsius é precedido de “graus”, enquanto Kelvin não é precedido de “graus”, por exemplo: 100 °C e 373 K. Temperaturaem Celsius = Temperaturaem Celsius + 273 Pressão A pressão é definida por uma força que é exercida perpendicularmente a área de uma superfície. Porém, esse conceito dificulta o entendimento de pressão dos gases em um sistema química, a meu ver (tomara que os físicos não me odeiem). Eu prefiro entender que a pressão de um gás pode ser entendida pela pancada que o gás exerce em alguma superfície (recipiente, superfície de um líquido, etc.). Existem inúmeros unidades de pressão, porém, os vestibulares exigem que você saiba transformar, sem informação preliminar, três unidades: Pa (Pascal), atm (atmosfera) e mmHg (milímetros de mercúrio). As outras unidades, quando exigidas pelos vestibulares, informam os critérios de conversão no texto da questão. A caráter de curiosidade, seguem algumas unidades encontradas no cotidiano: TemperaturaCelsius 273 TemperaturaKelvin • 1 atm = • ≈105 Pa = • 760 mmHg t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 6 1 atm = ≈ 15 psi = ≈ 1,01 bar = 760 torr Existem algumas condições de temperatura e pressão que devem ser memorizadas: 2. Teoria Cinética dos Gases Não é novidade que os conteúdos científicos sofrem simplificações quando aplicados ao ensino médio. Os gases são partículas de elevada liberdade e apresentam fraquíssima interação entre elas. A simplificação aplicada para o ensino médio para os gases é em relação a essa interação e a disposição delas: Os gases que não cumprem o comportamento dos gases ideais são chamados de gases reais. Esses apresentam pequena, e não desprezível, força de interação entre as partículas gasosas. CNTP - Condições Normais de Temperatura e Pressão •0 °C •1 atm CATP - Condições Ambientesde Temperatura e Pressão •25 °C •1 atm Gás Ideal ou Gás Perfeito Interação atrativa ou repulsiva nula entre as partículas. movimentação aleatória ou desordenada ou Browniana. Propagação retilínea. Colisões perfeitas entre partículas; e entre as partículas e a superfície. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 7 Quanto maior a temperatura e menor a pressão, maior o caráter de idealidade de um gás, porque as partículas estarão muito agitadas livremente. Os gases encontrados na boca de um vulcão aproximam da idealidade, porque são encontrados em um ambiente de baixa pressão (elevada altitude) e elevada temperatura. Gás ideal ↑ T ↓ P Figura 1 –Monte Bromo – Indonésia [Fonte: Joris Beugels/Unsplash 3. Transformações Gasosas As transformações gasosas compõem uma das primeiras descobertas do ramo da Química. Seus principais contribuintes foram: Robert Boyle, Jacques Charles e Joseph Louis Gay-Lussac. Eles estudaram a influência das variáveis de estado de um gás (pressão, temperatura e volume) em sistemas gasosos fechados. É importante destacar que essas transformações gasosas são aplicadas para o estudo de sistemas gasosos fechados, ou seja, não ocorre alteração na quantidade de partículas gasosas. Transformação Isotérmica A transformação isotérmica relaciona a pressão e volume em um sistema gasoso fechado a uma temperatura constante. Para isso, perceba a alteração em uma seringa com ar e a extremidade tampada abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 8 Sabendo que não ocorreu aquecimento ou resfriamento da seringa, ao aumentar a pressão sobre o êmbolo, o volume diminui. Assim, volume e pressão são inversamente proporcionais para sistemas gasosos fechados a uma temperatura constante. Transformação isotérmica: ↑ P ↓ V A transformação isotérmica é expressa por uma lei matemática, que é descrita por um gráfico. Lei de Boyle ou Lei de Boyle-Mariotte 𝑷 · 𝑽 = 𝒌 𝑷𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 · 𝑽𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝑷𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 · 𝑽𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 Obs.: a hipérbole (curva) representada acima é denominada de isoterma. Transformação Isovolumétrica ou Isocórica ou Isométrica A transformação isovolumétrica relaciona a pressão e temperatura em um sistema gasoso fechado a um volume constante. Para isso, perceba a alteração em um frasco de desodorante ao ser aquecido: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 9 Sabendo que não ocorreu alteração de volume, ao aumentar a temperatura dentro do recipiente, as partículas gasosas ficam mais agitada e aumentam a força de impacto na parede do recipiente, ou seja, a pressão aumenta. Assim, temperatura e pressão são diretamente proporcionais para sistemas gasosos fechados a um volume constante. Transformação isovolumétrica: ↑ T ↑ P A transformação isovolumétrica é expressa por uma lei matemática, que é descrita por um gráfico. Lei de Gay-Lussac 𝑷 𝑻 = 𝒌 𝑷𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 𝑻𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝑷𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑻𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 10 Transformação Isobárica A transformação isobárica relaciona o volume e temperatura em um sistema gasoso fechado a uma pressão constante. Para isso, perceba a alteração em um balão ao ser aquecido: Primeiramente,é necessário entender que um balão perfeito não apresenta força de resistência em sua constituição, ou seja, a pressão interna do gás é sempre igual a pressão externa. Esse fenômeno ocorre porque o balão é formado por um material flexível. Logo, ao aquecer o balão, o impacto na parede do recipiente será maior, aumenta o volume do balão e, assim, estabiliza-se a pressão. Transformação isobárica: ↑ T ↑ V A transformação isobárica é expressa por uma lei matemática, que é descrita por um gráfico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 11 Lei de Charles 𝑽 𝑻 = 𝒌 𝑽𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 𝑻𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝑽𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑻𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 Existe uma limitação histórica para a atribuição científica para as leis isobáricas e isovolumétricas. Alguns autores acreditam que a lei isobárica provém de Gay-Lussac e a lei volumétrica provém de Charles, enquanto outros autores acreditam no contrário. Portanto, os vestibulares atuais não exigem uma identidade dessas leis. A única lei que é determinada a identidade é a lei isotérmica que é atribuída a Boyle e Mariotte. Transformação Pressão Volume Temperatura Fórmula Isotérmica Varia Varia Constante 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 · 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 · 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 Isobárica Constante Varia Varia 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 12 Isovolumétrica Varia Constante Varia 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 Equação Geral de Um Gás Podemos pensar em juntar todas as equações estudadas pelas transformações gasosas em recipientes fechados que não ocorre alteração na quantidade de partículas gasosas em: 𝑷 · 𝑽 𝑻 = 𝒌 𝑷𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 · 𝑽𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 𝑻𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝑷𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 · 𝑽𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑻𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 (Mackenzie SP/2018) Certa massa fixa de um gás ideal, sob temperatura de 30 °C e pressão de 2 atm, foi submetida a uma transformação isocórica, em que sua temperatura foi aumentada em 150 unidades. Dessa forma, é correto afirmar que, durante a transformação, a) além do volume, a pressão manteve-se constante. b) apenas o volume permaneceu constante, e no final, a pressão exercida por essa massa gasosa, foi aumentada para aproximadamente 12 atm. c) apenas o volume permaneceu constante, e no final, a pressão exercida por essa massa gasosa, foi aumentada para aproximadamente 3 atm. d) apenas o volume permaneceu constante, e no final, a pressão exercida por essa massa gasosa, foi diminuída para aproximadamente 1 atm. e) apenas o volume permaneceu constante, e no final, a pressão exercida por essa massa gasosa, foi diminuída para aproximadamente 0,33 atm. Comentários: A transformação é isocórica, logo, o volume permanece constante e a temperatura aumenta em 150 unidades na escala Kelvin. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 13 O volume inicial é igual ao volume final, assim: Gabarito: C 4. Equação de Estado de Um Gás ou Equação de Clapeyron É importante frisar que as leis das transformações gasosas foram elaboradas antes da determinação da constante de Avogadro. Portanto, calculava-se volume, pressão e temperatura de transformações gasosas sem conseguir determinar a quantidade de partículas. A relação quantitativa de um gás só foi possível ser feita a partir dos estudos de Amadeo Avogadro. Hipótese ou Lei de Avogadro A lei de Avogadro moldou todo o estudo de teoria atômico molecular, ou seja, os cálculos de mol, átomos e moléculas são oriundos dos estudos de Avogadro. Essa lei diz: Dois gases ideais quaisquer contidos em recipientes de mesmo volume, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam o mesmo número de constituintes. Matematicamente falando, tem-se: 𝑃 · 𝑉 𝑇 = 𝑘 𝑃 · 𝑉 𝑇 = 𝑛 𝑘 Sendo n o número de constituintes. 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 · 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 · 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 2 𝑎𝑡𝑚 30 + 273 𝐾 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 30 + 273 + 150 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 2,99 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 14 Vamos supor que temos três recipientes iguais, nas mesmas condições de temperatura e pressão, preenchidos com gás oxigênio, hélio e dióxido de enxofre, respectivamente. Logo, sabe- se que: Gás Oxigênio (O2) Hélio (He) Dióxido de enxofre (SO2) 5 constituintes 5 constituintes 5 constituintes Cada constituinte é uma molécula de O2 Cada constituinte é um átomo de Hélio Cada constituinte é uma molécula de SO2 Perceba que os frascos acima apresentam a mesma quantidade de constituintes que exercem a pressão no recipiente, porém, apresentam quantidades diferentes de átomos. Equação de Estado de Um Gás ou Equação de Clapeyron O engenheiro e físico-químico Benoît Paul-Émile Clapeyron elaborou uma equação que determina o estado de um gás, ou seja, a relação da quantidade de partículas, volume, temperatura e pressão. 𝑃 · 𝑉 = 𝑛 · 𝑅 · 𝑇 Sendo, P: pressão, V: volume, n: número de mols do gás, R: constante universal dos gases e T: temperatura. A constante universal dos gases é uma constante que apresenta o mesmo valor para todos os gases, pois considera todos os gases como gases ideais. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 15 Sabendo que n é calculado pela razão de massa por massa molar, pode-se adaptar a equação de Clapeyron para: 𝑃 · 𝑉 = 𝑚 𝑀 · 𝑅 · 𝑇 Para m: massa e M: massa molar. (UECE/2019) Um certo gás, medido a 40 °C e 0,83 atm, ocupa um volume de 691 mL e tem uma massa de 1,43 g. Efetuados os cálculos adequados, com as devidas aproximações, pode-se afirmar corretamente que esse composto é a) dióxido de carbono. b) dióxido de enxofre. c) gás cloro. d) trióxido de enxofre. Comentários: A partir dos dados aplicados a equação de estado de um gás (equação de Clapeyron) é possível determinar a massa molar do gás e, assim, comparar com as massas molares das alternativas. Sabendo que a massa molar dos átomos são: C=12, O = 16, S= 32 e C = 35,5, determina-se as massas molares das alternativas: Valores de R 0,082 atm·L·mol-1·K-1 62,3 mmHg·L·mol-1·K-1 8,31 kPa·L·mol-1·K-1 𝑃 · 𝑉 = 𝑛 · 𝑅 · 𝑇 𝑃 · 𝑉 = 𝑚 𝑀 · 𝑅 · 𝑇 0,83 𝑎𝑡𝑚 · 0,691 𝑚𝐿 = 1,43 𝑔 𝑀 · 0,082 𝑎𝑡𝑚 · 𝐿 · 𝑚𝑜𝑙−1 · 𝐾−1 · 313 𝐾 𝑀 = 64𝑔/𝑚𝑜𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 16 a) dióxido de carbono – CO2 – 44 g/mol. b) dióxido de enxofre – SO2 – 64 g/mol. c) gás cloro – C2 – 71 g/mol. d) trióxido de enxofre – SO3 – 80 g/mol. Logo, o composto utilizado é o SO2, porque apresenta massa molar igual a 64 g/mol. Gabarito: B (FPS PE/2017) O método utilizado por Joseph Priestley, para obter o gás oxigênio, empregava a decomposição térmica de óxido de mercúrio, como mostra a equação química: 2 HgO (s) 2 Hg () + O2 (g) Considerando o oxigênio como gás ideal, calcule o volume desse gás, medido a 27 °C e 760 mmHg, produzido pela decomposição completa de 40,0 g de óxido de mercúrio. Dados: Massas molares em g·mol–1: Hg = 200,6; O = 16. R = 0,082 atm·L·mol–1 · K–1 0 °C = 273K a) 1,4 L b) 2,3 L c) 4,0 L d) 5,1 L e) 6,7 L Comentários: Primeiramente, é necessário calcular a quantidade de oxigênio, em gramas ou mol, produzido pelo consumo de 40,0 g de óxido de mercúrio. Calcula-se o volume do gás oxigênio, a partir dos dados: 0,092 mol, 27 °C (300K) e 760 mmHg (1 atm). ⎯→⎯ 2 · 216,6 𝑔 𝐻𝑔𝑂 − − − − 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2 40,0 𝑔 𝐻𝑔𝑂 − − − − 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2 x = 0,092 mol de O2 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIAVESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 17 Gabarito: B 5. Mistura Gasosa Todos os cálculos apresentados até o momento dessa aula foram aplicados para um material gasoso puro, porém, as mesmas fórmulas serão utilizadas para calcular as variáveis de estado de uma mistura gasosa. Portanto, considere um sistema gasoso formado por três gases: N2, O2 e Argônio. A pressão de uma mistura gasosa é calculada pelo somatório das pressões dos gases. Considerando os gases ideais, logo, a pressão de uma mistura ou de uma substância será a mesma se apresentar a mesma quantidade de partículas. 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 · 𝑉 = 𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 · 𝑅 · 𝑇 Assim, a pressão do sistema gasoso ao lado é calculada pelo somatório das pressões de todos os gases em um recipiente: 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑃𝑁2 + 𝑃𝑂2 + 𝑃𝐴𝑟 Pressão Parcial (Px) A pressão de cada componente de uma mistura gasosa é denominada pressão parcial e pode ser calculada por: 𝑃 · 𝑉 = 𝑛 · 𝑅 · 𝑇 1 · 𝑉 = 0,092 · 0,082 · 300 𝑉 = 2,26 𝐿 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 18 Fração Molar (X) Entende-se fração molar pela razão do número de mols de uma substância e a mistura gasosa: 𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑋 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 Aplicando, a fração molar para o exemplo adotado no início desse tópico, tem-se: Fração molar do Nitrogênio Fração molar do Oxigênio Fração molar do Argônio 𝑋𝑁2 = 𝑛𝑁2 𝑛𝑇 𝑋𝑂2 = 𝑛𝑂2 𝑛𝑇 𝑋𝐴𝑟 = 𝑛𝐴𝑟 𝑛𝑇 Aplicando a equação de estado dos gases, pode-se afirmar que: Fração molar do Nitrogênio Fração molar do Oxigênio Fração molar do Argônio 𝑋𝑁2 = 𝑛𝑁2 𝑛𝑇 = 𝑃𝑁2 𝑃𝑇 𝑋𝑂2 = 𝑛𝑂2 𝑛𝑇 = 𝑃𝑂2 𝑃𝑇 𝑋𝐴𝑟 = 𝑛𝐴𝑟 𝑛𝑇 = 𝑃𝐴𝑟 𝑃𝑇 Volume Parcial O volume parcial é entendido por: volume que um gás ocupa quando estiver sozinho no recipiente e estiver submetido à pressão total do sistema. O volume parcial de um gás da mistura t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 19 é entendido por um volume abstrato, pois, o volume de um gás é sempre igual ao volume de um recipiente. Dessa forma, tem-se: Fração molar do Nitrogênio Fração molar do Oxigênio Fração molar do Argônio 𝑋𝑁2 = 𝑛𝑁2 𝑛𝑇 = 𝑃𝑁2 𝑃𝑇 = 𝑉𝑁2 𝑉𝑇 𝑋𝑂2 = 𝑛𝑂2 𝑛𝑇 = 𝑃𝑂2 𝑃𝑇 = 𝑉𝑂2 𝑉𝑇 𝑋𝐴𝑟 = 𝑛𝐴𝑟 𝑛𝑇 = 𝑃𝐴𝑟 𝑃𝑇 = 𝑉𝐴𝑟 𝑉𝑇 O que tem no gás de cozinha? O gás de cozinha é chamado de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). O GLP é encontrado no estado gasoso nas condições ambientes, porém, é encontrado líquido dentro do recipiente porque está submetido a uma elevada pressão, cerca de 6 a 8 atm. Os principais constituintes do GLP são: propano e butano. Esses dois compostos são encontrados dissolvidos no petróleo ou em bolsões contendo gás natural. Os botijões de gás são preenchidos com 85% do volume de material líquido e o restante é preenchido pela própria volatilização do líquido. O vapor formado naturalmente é o responsável pela comercialização do gás. Quanto maior a temperatura do botijão, maior a volatilização e, assim, maior a pressão dentro do botijão. Por isso, os botijões devem ser colocados em locais arejados e não expostos ao sol. A mistura ativa do GLP (propano e butano) não apresenta odor, por isso, é adicionado à mistura mercaptana (ou tiol). As mercaptanas apresentam odor forte e repugnante. Em baixas concentrações conseguem ser detectadas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 20 (Mackenzie SP/2019) Uma mistura gasosa ideal contendo 24 g de gás hidrogênio e 84 g de gás nitrogênio, ocupa volume de 16,4 L, sob temperatura de 27 °C. Considerando que não haja reação entre esses gases, são feitas as seguintes proposições. I. O gás nitrogênio apresenta a maior fração em mols nessa mistura. II. A pressão total da mistura gasosa é de 22,5 atm. III. O volume parcial ocupado pelo gás hidrogênio é de 13,12 L. Dados: constante universal dos gases ideais (atm L mol–1 K–1) 0,082 e massas molares (g·mol–1) H = 1 e N = 14. Desse modo, podemos afirmar que a) são corretas todas as proposições. b) são corretas apenas as proposições I e II. c) são corretas apenas as proposições I e III. d) são corretas apenas as proposições II e III. e) nenhuma proposição é correta. Comentários: Julgando os itens, tem-se: I. Errado. Determina-se o número de mols de cada componente e, posteriormente, calcula-se a fração molar de cada um dos componentes. II. Certo. A pressão total da mistura é calculada por: III. Certo. Calcula-se o volume parcial do gás hidrogênio: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 21 Gabarito: D (UECE/2017) No laboratório de química, onde é comum recolher-se um gás pelo deslocamento de água, foram coletados 400 mL de gás oxigênio a 25 °C e 1 atm de pressão. Sabendo-se que a pressão de vapor da água na mesma temperatura é 0,03 atm, é correto afirmar que o volume de oxigênio seco obtido nas mesmas condições de temperatura e pressão é a) 328,0 mL. b) 388,0 mL. c) 368,0 mL. d) 354,0 mL. Comentários: Sabe-se que a pressão final do experimento é resultado do somatório da pressão do gás e do vapor de água, logo: Ptotal = Pvapor de água + Pgás oxigênio 1 atm = 0,03 atm + Pgás oxigênio Pgás oxigênio = 0,97 atm A partir das pressões parciais, calcula-se o volume parcial de oxigênio: Gabarito: B 6. Densidade Gasosa A densidade é calculada pela razão entre massa e volume, porém, existem outras maneiras de calcular a densidade de um gás ou de uma mistura gasosa: 𝑃𝑜𝑥𝑖𝑔 ê𝑛𝑖𝑜 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝑜𝑥𝑖𝑔 ê𝑛𝑖𝑜 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 0,97 𝑎𝑡𝑚 1 𝑎𝑡𝑚 = 𝑉𝑜𝑥𝑖𝑔 ê𝑛𝑖𝑜 400 𝑚𝐿 𝑉𝑜𝑥𝑖𝑔 ê𝑛𝑖𝑜 = 388 𝑚𝐿 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 22 Densidade Absoluta A densidade de um gás pode ser determinada a partir da equação de Clapeyron (equação de estado de um gás: 𝑃 · 𝑉 = 𝑛 · 𝑅 · 𝑇 Sabendo que n é calculado pela razão de massa e massa molar, tem-se: 𝑃 · 𝑉 = 𝑚 𝑀 · 𝑅 · 𝑇 → 𝑚 𝑉 = 𝑃 · 𝑀 𝑅 · 𝑇 → 𝑑 = 𝑃 · 𝑀 𝑅 · 𝑇 Para sistemas gasosos que são misturas gasosos, é necessário calcular o valor da massa molar da mistura por massa molar aparente de uma mistura. A massa molar aparente de uma mistura gasosa é determinada pela média ponderada das massas molares de seus constituintes. Por exemplo, calcula-se a massa molar aparente da seguinte mistura: 70% de N2 (massa molar: 28 g/mol), 20% de O2 (massa molar: 32 g/mol) e 10% de Argônio (massa molar: 28 g/mol): 𝑀𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑋𝑁2 · 𝑀𝑁2 + 𝑋𝑂2 · 𝑀𝑂2 + 𝑋𝐴𝑟 · 𝑀𝐴𝑟 1 𝑀𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0,7 · 28 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 0,2 · 32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 0,1 · 40 𝑔/𝑚𝑜𝑙 1 = 30 𝑔/𝑚𝑜𝑙 Logo, a massa molar que representa a mistura é 30 g/mol. Lembre-se que, em uma média ponderada, a massa da média se aproxima da massa do componente mais abundante. Densidade Relativa A densidade relativa de um gás é determinada pela razão entre as densidades de gases ou misturas desde que se encontrem nas mesmas condições de temperatura e pressão. Por exemplo, deseja-se comparar a densidade entre o gás nitrogênio e o oxigênio nas mesmas condições de temperatura e pressão. Densidade Gasosa Densidade Absoluta Calculada a partir das quantidade das variáveis de estado Densidade Relativa Calculada a partir da densidade de um gás nas mesmas condições de temperatura e pressão t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 23 Nitrogênio Oxigênio 𝑑𝑁2 = 𝑃 · 𝑀𝑁2 𝑅 · 𝑇 𝑑𝑂2 = 𝑃 · 𝑀𝑂2 𝑅 · 𝑇 𝑑𝑁2 𝑀𝑁2 = 𝑃 𝑅 · 𝑇 𝑑𝑂2 𝑀𝑂2 = 𝑃 𝑅 · 𝑇 Sabendo que os dois gases apresentamos mesmos valores de P, R e T, tem- se 𝑑𝑁2 𝑀𝑁2 = 𝑑𝑂2 𝑀𝑂2 𝒅𝑵𝟐 𝒅𝑶𝟐 = 𝑴𝑵𝟐 𝑴𝑶𝟐 A densidade relativa é o procedimento mais rápido e prático de determinar a densidade de um material gasoso, porém, é necessário saber a densidade de um gás nas condições em que se encontra. Análise qualitativa das densidades relativas Vamos supor que um indivíduo tenha preenchido diversos balões com diferentes gases (O2, CO2, He, CH4 e H2) e colocados dentro de uma caixa. Após um tempo, esse indivíduo abre a caixa. Considerando que a massa molar aparente do ar é, aproximadamente, igual a 29 g/mol, quais balões sobem e quais permanecem na caixa aberta? A fim de determinar quais balões sobem ou descem, é necessário comparar as densidades: 𝑑𝑔á𝑠 = 𝑃 · 𝑀𝑔á𝑠 𝑅 · 𝑇 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 24 Sabendo que os gases se encontram nas mesmas condições de temperatura e pressão, conclui- se que o único fator que diferenciará numericamente a densidade do gás será sua massa molar. Portanto, aqueles que apresentarem massa molar superior a 29 g/mol (massa molar do ar), permanecerá na caixa, enquanto os gases que apresentam massa molar inferior a 29 g/mol, subirão. Logo, conclui-se que: Quanto maior a massa molar de um gás, maior a sua densidade. (FGV SP/2018) Uma substância gasosa X, massa molar 32 g/mol, apresenta densidade igual a 2,0 g/L a uma certa condição de temperatura e pressão. Nessas mesmas condições de temperatura e pressão, uma outra substância gasosa Y tem densidade igual a 3,0 g/L. A massa molar da substância Y em g/mol é a) 72. b) 48. c) 36. d) 24. e) 10. Comentários: Utilizando a equação de densidade relativa, tem-se: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 25 Gabarito: B 7. Efusão e Difusão Gasosa Os gases apresentam elevada mobilidade e baixa interação entre suas partículas. Esse movimento cinético justifica dois comportamentos cinéticos dos gases: efusão e difusão gasosa. Compara-se a energia cinética dos gases nitrogênio e oxigênio, ambos nas mesmas condições de temperatura e pressão: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑁2 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑂2 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑖𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎𝑁2 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑖𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎𝑂2 𝑚𝑁2 · 𝑣𝑁2 2 2 = 𝑚𝑂2 · 𝑣𝑂2 2 2 Sabendo que massa é igual a massa molar vezes o número de mols, tem-se: 𝑛𝑁2 · 𝑀𝑁2 · 𝑣𝑁2 2 = 𝑛𝑂2 · 𝑀𝑂2 · 𝑣𝑂2 2 Para comparar o movimento de partículas gasosas de diferentes substâncias, adota-se a mesma quantidade de partículas de cada um dos gases: 𝑀𝑁2 · 𝑣𝑁2 2 = 𝑀𝑂2 · 𝑣𝑂2 2 𝑣𝑁2 2 𝑣𝑂2 2 = 𝑀𝑂2 𝑀𝑁2 𝑣𝑁2 𝑣𝑂2 = √ 𝑀𝑂2 𝑀𝑁2 𝑑𝑋 𝑑𝑌 = 𝑀𝑋 𝑀𝑌 2,0 𝑔/𝐿 3,0 𝑔/𝐿 = 32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑌 𝑀𝑌 = 48 𝑔/𝑚𝑜𝑙 Comportamento Cinético Efusão Gasosa Vazamento de um gás por um orifício Difusão Gasosa Espalhamento de um gás em um recipiente t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 26 Logo, conclui-se que: Quanto maior a massa molar de um gás, menor a velocidade de propagação de suas partículas. Ao encher dois balões, um com gás carbônico e outro com gás hélio, qual balão esvazia mais rapidamente? A massa molar do gás carbônico é igual a 44 g/mol, enquanto a massa molar do gás hélio é igual a 4g/mol. Esses dois gases, quando encontrados nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam velocidades de propagações diferentes. O hélio, por ser mais leve, apresenta suas partículas se movimentando com velocidade superior, logo, apresentará maior taxa de efusão. O balão preenchido de gás hélio sofrerá mais efusão, ou seja, esvaziará primeiro que o balão de gás carbônico. Por que existem diferentes tipos de cilindros para mergulhar? À medida que um mergulhador afunda, maior a pressão exercida sobre o seu corpo, assim, como maior é a solubilidade dos gases. Aproximadamente, para cada 10 metros mergulhados, aumenta-se 1 atm de pressão. Esse aumento de pressão força a solubilidade dos gases respirados no sangue do mergulhador. A respiração normal de um ser humano envolve inspiração e expiração de gás nitrogênio. O gás nitrogênio é inerte ao corpo humano, ou seja, colocamos para dentro e para fora de maneira intacta. Porém, quando submetido a elevada pressão, o gás nitrogênio é absorvido pelo corpo humano e provoca a sensação de ‘embriaguez’. A resolução para diminuir a problemática do gás nitrogênio, quando em elevada pressão, é substituir o gás nitrogênio por hélio. O hélio apresenta maior capacidade de difusão gasosa, ou seja, as trocas gasosas são mais facilitadas. Assim, o risco de acúmulo de bolhas dentro do sangue é menor. As misturas gasosas mais utilizadas nos mergulhos são: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 27 A mistura gasosa mais recomendável para mergulhos recreativos e superficiais é o nitrox, enquanto a mistura gasosa mais recomendável para mergulhos profundos e duradouros é o trimix. Estudos recentes perceberam que a longa exposição à respiração de hélio provoca tremores incontroláveis no corpo humano, portanto, a substituição de hélio por nitrogênio resolveu esse problema. (Unimontes MG/2015) Em geral, as moléculas de um gás movimentam-se em grande velocidade no ambiente. Quando um frasco de perfume é aberto, percebe-se logo o odor da essência no ar. Essa percepção depende da composição e difusão do gás emitido pelo perfume. Considere que, quando Paula utiliza diferentes perfumes, Maria, que está na outra extremidade da sala, perceberá, em tempos diferentes e alguns segundos depois, o odor do perfume. Assim é CORRETO afirmar que a) a percepção ocorre porque o gás com maior densidade difunde-se mais rapidamente. b) a percepção dos odores demora porque ocorrem colisões aleatórias entre o ar e o gás emitido. c) o perfume contendo gases com menor massa molar terá menor velocidade de difusão. d) a ordem em que Maria sentirá os odores é igual à ordem decrescente da massa molar dos gases emitidos. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Errado. Quanto maior a densidade de um gás, maior a sua massa molar e, assim, menor a velocidade de propagação se espelhando mais lentamente. Ar •78% N2 e 21% O2 Nitrox •68% N2 e 32% O2 Heliox •80% He e 20% O2 Trimix •45% He, 37% He e 18% O2 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 28 b) Certo. Durante o processo de difusão gasosa ocorrem choques aleatório que aumentam o tempo de percepção devido ao movimento aleatório. c) Errado. Quanto menor a densidade de um gás, menor a sua massa molar e, assim, mais a velocidade de propagação se espelhando mais rapidamente. d) Errado. A ordem de sensação dos aromas equivale a ordem crescente das massas molares dos gases, porque quanto menor a massa maior a velocidade de propagação das partículas. Gabarito: B 8. Questões Fundamentais Considerações: Utilize os valores das massas molares de uma tabela periódica quando achar necessário. Adote o valor da constante universal dos gases igual a 0,082 atm ∙ L ∙ mol-1 ∙ K-1. Condições Normais de Temperatura e Pressão: 0 °C e 1 atm. Condições Ambientes de Temperatura e Pressão: 25 °C e 1 atm. Questão Fundamental 01 Complete o quadro com os valores das variáveis de estado para as devidas transformações. Sendo: Pi = pressão inicial, Vi = volume inicial, Ti = temperatura inicial, Pf = pressão inicial, Vf = volume inicial e Tf = temperatura inicial. Transformação Pi (atm) Vi (L) Ti (° c) Pf (atm) Vf(L) Tf (°C) Isotérmica 1 6 25 2 Isovolumétrica 10 27 3 37 Isobárica -3 1 5 25 Isotérmica 3 15 5 3 Isocórica 1 27 1,5 1 Questão Fundamental 02 Inicialmente, um recipiente apresenta 50 mL, 1 atm a 25 °C. Calculea pressão, em atm, quando, esse mesmo recipiente de volume fixo, estiver a 50 °C. Questão Fundamental 03 Calcule o número de moléculas do gás hidrogênio quando se encontra em um recipiente de 500 mL, 2 atm e 27 °C. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 29 Questão Fundamental 04 Classifique as transformações gasosas abaixo em: isotérmica, isovolumétrica, isobárica e ‘não é uma transformação gasosa’. a) O milho de pipoca é aquecido até o instante em que um grão de pipoca quase estoura. b) Um balão cheio de ar é colocado dentro do freezer e murcha. c) Calibração de um pneu de bicicleta. d) Uma lata de desodorante com gás dentro é amassada. e) Uma panela de pressão é aquecida até o momento anterior de ‘pegar pressão’. f) O murchar de um balão com o tempo. g) Quando a válvula da panela de pressão sobe e igual a sua pressão com a pressão atmosférica. Questão Fundamental 05 Momento inicial de um gás: 1L, 25 °C e 2 atm. Calcule a pressão desse mesmo gás quando atingir o dobro do volume e aquecido a 100 °C. Questão Fundamental 06 Ao realizar a reação abaixo, o gás obtido foi coletado e colocado em um balão. Calcule a massa, em gramas, necessária de bicarbonato de sódio para produzir um balão de 250 mL de CO2, nas condições ambientes de temperatura e pressão. NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 (equação não balanceada) Questão Fundamental 07 Ao realizar a reação abaixo, o gás obtido foi coletado e colocado em um balão. Calcule o volume, em mL, do balão quando 1 grama de azida de sódio (NaN3) é, completamente, decomposto nas condições ambientes de temperatura e pressão. 2 NaN3 (s) → 2 Na (s) + 3 N2 (g) Questão Fundamental 08 Calcule a pressão total, em atm, de uma mistura que apresente 0,3 mols de gás carbônico e 0,2 mols de gás metano em um recipiente de 500 mL a 0 °C. Questão Fundamental 09 Um sistema gasoso é composto por 100 gramas de gás metano e 100 gramas de gás etano a 10 atm. Calcule, em atm, a pressão parcial de gás metano. Questão Fundamental 10 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 30 Em determinadas condições, a densidade gasosa do metano é igual a 2 g/L. Calcule a densidade gasosa do butano, nas mesmas condições do gás metano. 9. Já Caiu nos Principais Vestibulares Transformações Gasosas 1. (FGV SP/2019) Nos meses de verão, os países do sul da Europa apresentam temperaturas muito elevadas. No mês de julho de 2013, a temperatura no interior de Portugal atingiu o valor mais alto já registrado no país, 47 °C. (Disponível em https://www.bbc.com/portuguese/internacional-45053346. Adaptado) Suponha que, nessa localidade, quando a temperatura ainda estava 27 °C, um pneu de automóvel foi calibrado adequadamente com pressão 30 psi, que corresponde ao valor 2 atm. Considerando que a expansão da borracha do pneu é desprezível e seu volume se manteve constante, o aumento percentual aproximado da pressão no interior do pneu foi de a) 20% b) 14% c) 10% d) 7% e) 3% 2. (UCB DF/2019) A Lei de Charles e Gay-Lussac prevê o comportamento de sistemas gasosos fechados e isobáricos, isto é, prediz a transformação física de gases que mudam a respectiva temperatura e o volume, porém sem perda de massa e a uma única pressão. Essa lei se expressa como V = kT, em que V é o volume, k é uma constante e T é a temperatura absoluta. Com relação à lei mencionada, assinale a alternativa correta. a) É uma lei limite dos gases, uma vez que não prevê a condensação de gases em líquidos. b) O gráfico V versus T se expressa como uma hipérbole. c) O valor de k é o mesmo para quaisquer pressões. d) É correto afirmar que a Lei de Charles e Gay-Lussac prevê corretamente o volume dos gases a qualquer temperatura. e) Se um sistema gasoso fechado e isobárico tem a respectiva temperatura dobrada, o volume cai pela metade. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 31 3. (UCS RS/2017) Dos três estados da matéria, o estado gasoso é o que apresenta as propriedades mais simples. Diferentemente dos sólidos e líquidos, muitos gases são surpreendentemente semelhantes em suas propriedades físicas e, por essa razão, é útil definir e descrever um gás hipotético, chamado gás ideal, que pode então ser usado como um padrão de referência com o qual os gases reais podem ser comparados. Essa aproximação é muito interessante, pois as propriedades físicas de muitos gases reais, a temperaturas e pressões ambiente, são similares àquelas do gás ideal. Portanto, a menos que uma grande exatidão seja necessária, é comum uma aproximação adequada para assumir o comportamento de gás ideal para muitos gases reais. Considere uma amostra de gás ideal com n e T mantidos constantes e assinale a alternativa na qual o gráfico representa corretamente a relação apropriada entre P e V. a) d) b) e) c) 4. (UNITAU SP/2017) Um avião, no momento da decolagem, apresenta pressão total do ar no interior do pneu de 2,4 atm, na temperatura de 30 °C. Durante o vôo, a temperatura, a 10.000 metros de altitude, atingiu –45 °C, e o pneu ficou totalmente exposto a essa temperatura. Considerando essas informações, assinale a alternativa CORRETA. a) A pressão no interior do pneu será maior quando estiver a –45 °C do que quando estiver a 30 °C. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 32 b) A –45 °C, o volume do pneu será reduzido e a pressão será maior do que quando estiver a 30 °C. c) A 30 °C, a pressão no interior do pneu será maior e o volume menor do que quando estiver a –45 °C d) A –45 °C, o volume do pneu será reduzido e a pressão será menor do que quando estiver a 30 °C. e) O volume no interior do pneu será maior na temperatura de –45 °C do que quando estiver a 30 °C. 5. (UNCISAL/2016) Durante o processo de fabricação de um componente, a pressão de um gás precisa ser reduzida do estado 1 (volume, 0,1 m3; pressão, 32 kPa) para o estado 2, como indica a figura, disponível no manual do fabricante. Se a temperatura e o número de mols do gás são mantidos constantes e o volume do gás no estado 2 é 0,8 m3, concluímos, através da a) Lei de Boyle, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kPa. b) Lei de Charles, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kPa. c) Lei de Avogrado, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. d) Lei dos Gases Ideais, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. e) Lei de Gay-Lussac, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. 6. (CEFET MG/2016) Imagine que um tubo de ensaio preenchido com um gás tenha uma de suas extremidades conectada a um balão de borracha vazio que se expande após o aquecimento do tubo. Além disso, considere que as moléculas do gás são representadas por esferas pretas, evidenciadas abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 33 A figura que esquematiza o comportamento das moléculas do gás após o aquecimento é a) c) b) d) 7. (Unicastelo SP/2014) Autoclaves são equipamentos utilizados para a esterilização de objetos e instrumentos hospitalares. As autoclaves combinam temperatura, pressão e umidade para destruir micro- organismos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 34 Em um hospital, uma autoclave era regulada para tempo de funcionamento igual a 15 minutos, à temperatura de 124 °C, e pressão de 2,5 atm. Nesse mesmo equipamento, para diminuir o tempo de autoclavagem, a pressão de vapor foi regulada para 3 atm. Nessa nova condição, a temperatura do vapor no interior da autoclave a) aumenta, e esse aumento é diretamente proporcional ao aumento da pressão.b) diminui, e essa diminuição é inversamente proporcional ao aumento da pressão. c) aumenta, e esse aumento é inversamente proporcional ao aumento da pressão. d) diminui, e essa diminuição é diretamente proporcional ao aumento da pressão. e) permanece em 124 °C, pois o volume do sistema é o mesmo. 8. (IFRS/2018) Furacões são fenômenos climáticos que se formam no meio dos oceanos, em locais de pouco vento e águas quentes, a partir de um sistema de baixa pressão. A intensa evaporação nessas áreas produz fortes correntes ascendentes de ar, criando em torno do centro do furacão ventos de grande velocidade em rotação horizontal. As afirmativas a seguir descrevem alguns fenômenos físicos presentes na formação de furacões. I. A evaporação da água do oceano é intensificada em áreas onde a pressão atmosférica é menor. Este fato está relacionado com o ponto de ebulição da água que ocorre em temperaturas menores que 100 °C quando submetida a pressões inferiores a 1,0 atmosfera. II. O ar úmido e quente, durante seu movimento ascendente, fica submetido a pressões atmosféricas progressivamente menores e se expande. Durante a expansão, a temperatura do ar diminui ao ponto em que o vapor d’água que ele contém condensa formando nuvens. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 35 III. A pressão do ar está relacionada com a velocidade com que ele gira em torno do centro do furacão. Quanto maior a velocidade de rotação do ar, maior a pressão. Está(ão) correta(s) apenas a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 9. (Faculdade Santo Agostinho BA/2018) Um balão contendo 2,2 L de gás hélio a 298 K foi introduzido em um recipiente térmico contendo nitrogênio líquido a 77 K. Admitindo-se que o gás se comporta de maneira ideal e, ainda, que a pressão seja constante, pode-se afirmar que o volume do gás hélio, aproximadamente, a) aumentará duas vezes. b) reduzirá três vezes. c) permanecerá o mesmo. d) reduzirá quatro vezes. 10. (UEFS BA/2018) As figuras representam dois momentos de uma massa fixa de um gás ideal que foi comprimida num recipiente estanque. A temperatura em ambos os momentos é a mesma e os volumes ocupados pelo gás são indicados na figura. Se a pressão do gás no momento 1 era de 15 atm, a pressão do gás no momento 2 era de a) 18 atm. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 36 b) 3 atm. c) 6 atm. d) 9 atm. e) 25 atm. 11. (IBMEC SP Insper/2017) Automóveis movidos a gás natural veicular possuem em seu interior um compartimento adequadamente selado e seguro para armazenagem desse combustível. (www.aen.pr.gov.br) Considerando-se um veículo estacionado, com motor desligado, durante um período de horas em que a temperatura no seu interior variou desde a mínima de 18 °C ao longo da madrugada até a máxima de 38 °C ao longo do dia, calcula-se corretamente que o valor da variação percentual da pressão do gás armazenado nesse período de tempo foi de aproximadamente a) 20. b) 70. c) 0,7. d) 2. e) 7. 12. (UERJ/2017) Um peixe ósseo com bexiga natatória, órgão responsável por seu deslocamento vertical, encontra-se a 20 m de profundidade no tanque de um oceanário. Para buscar alimento, esse peixe se desloca em direção à superfície; ao atingi-la, sua bexiga natatória encontra-se preenchida por 112 mL de oxigênio molecular. A variação de pressão sobre o peixe, durante seu deslocamento até a superfície, corresponde, em atmosferas, a: a) 2,5 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 37 b) 2,0 c) 1,5 d) 1,0 13. (FGV SP/2016) Na figura, apresenta-se um biodigestor utilizado em áreas rurais. Ele é totalmente vedado, criando um ambiente anaeróbio onde os microrganismos degradam o material orgânico (dejetos e restos de ração), transformando-o em biogás. O gasômetro é o compartimento superior do biodigestor e serve para a armazenagem de gases. Ele é inflável e feito de uma manta de material plástico impermeável (PVC). No gasômetro, a pressão e a temperatura são constantemente iguais às da atmosfera. (http://www.cnpsa.embrapa.br/invtec/09.html. Adaptado) Considere uma quantidade fixa de gás no gasômetro descrito no texto. A variação percentual do volume do gás contido nesse compartimento ao longo de um dia, em que a temperatura varia de mínima de 17 °C, durante a madrugada, para a máxima de 38 °C, no decorrer do dia, é próxima de a) 0,2. b) 0,7. c) 2. d) 7. e) 20. 14. (UFSC/2018) O Brasil recebeu, em novembro de 2016, o maior avião do mundo, o Antonov 225 Mriya, fabricado na Ucrânia. Os aviões são máquinas fascinantes e, claro, sujeitas a diversos fenômenos que podem ser explicados por princípios da física e da química. Sabe-se por exemplo que, para manter o conforto dos passageiros, é necessária a pressurização da cabine para que o avião possa trafegar em altitudes elevadas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 38 Sobre o assunto acima, é correto afirmar que: 01. o Antonov deve ser pressurizado porque, ao atingir altitudes elevadas durante o voo, há contração do ar no interior da cabine, o que poderia gerar uma explosão. 02. assumindo mesma massa, a pressão exercida pelo ar sobre as paredes internas do avião a uma temperatura de 18 °C será menor do que a pressão exercida a uma temperatura de 30 °C, para o mesmo avião. 04. durante o voo em elevadas altitudes, a pressão exercida pelo ar externo ao avião é inferior à pressão no interior da cabine, o que sugere que o ar no interior irá aumentar a pressão sobre as paredes internas do avião, se comparado ao voo em baixas altitudes. 08. as ligações covalentes que unem as moléculas de O2 e N2 no interior do avião são substituídas por ligações iônicas quando o avião atinge a altitude de cruzeiro, a 13.000 km do solo. 16. em altitudes elevadas, a pressão exercida pelas moléculas de O2 e N2 sobre as paredes externas do avião é tamanha que esses gases se solidificam, formando cristais que podem ser vistos aderidos às janelas do avião. Equação de Estados de Um Gás 15. (FCM MG/2020) Calcário, contendo 90% de carbonato de cálcio sólido, ao reagir com solução aquosa de ácido clorídrico, forma um gás que é recolhido em um recipiente de 20,0 litros, a 27 °C, que já contém 0,5 mol de gás, com pressão total igual a 2,0 atm. (R = 0,082 atm·L /mol·K). Assinale a alternativa CORRETA. a) A equação correspondente à reação citada pode ser assim escrita: CaCO3(s) + 2HC() → CaC2(aq) + CO2(g) + H2O(). b) A massa de carbonato de cálcio, em gramas, que deve ter reagido é inferior a um valor de 112,0. c) O produto da reação contém uma substância iônica e duas covalentes que seguem a regra do octeto. d) O número de mols de gás carbônico formado na reação, considerando um rendimento de 100%, será cerca de 1,13. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 39 16. (UCB DF/2020) Os gases ideais ou perfeitos são descritos fisicamente por meio da seguinte equação de estado: pV = nRT em que p é a pressão, V é o volume, n é quantidade de matéria, T é a temperatura absoluta e R é a constante dos gases. A partir dessa equação, assinale a alternativa correta a respeito do comportamento desses materiais, utilizando esta lei como auxílio. a) A lei dos gases perfeitos é uma lei limite, isto é, não é uma lei geral. Isto se comprova, por exemplo, quando, em um comportamento isobárico, o volume de um gás é previsto ser nulo no zero absoluto. b) Em um gás perfeito, consideram-se as interações intermoleculares entre as moléculas ou átomos constituintes, tais como as interações entre dipolos ou dipolos-induzidos. c) A equaçãode estado dos gases perfeitos prevê um comportamento linear entre pressão e volume, em uma transformação isotérmica. d) Em uma transformação isovolumétrica, ou isocórica, a curva que relaciona pressão e temperatura é uma hipérbole. e) Uma mistura de gases perfeitos, por exemplo – CO2(g) + H2O(g) –, não se comporta como um gás perfeito, uma vez que as espécies constituintes são diferentes entre si. 17. (UECE/2020) No laboratório, um recipiente vazio que pesa 70,0 g é cheio com oxigênio e passa a pesar 72,0 g. Nas mesmas condições de temperatura e pressão, enche-se um recipiente idêntico com outro gás e sua massa fica sendo 72,75 g. Assim, é correto concluir-se que esse outro gás é o a) dióxido de enxofre. b) gás carbônico. c) monóxido carbônico. d) gás etano. 18. (Mackenzie SP/2018) Uma amostra de 20 g de um gás ideal foi armazenada em um recipiente de 15,5 L, sob pressão de 623 mmHg, a uma temperatura de 37 °C. Dentre os gases elencados abaixo, aquele que podia representar esse gás ideal é o Dados: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 40 massas molares (g mol–1) H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Ar = 40 constante universal dos gases ideais (mmHg L mol–1 K–1) = 62,3 a) gás hidrogênio. b) gás carbônico. c) gás argônio. d) gás etano. e) gás nitrogênio. 19. (UNITAU SP/2018) Um comprimido de antiácido efervescente contém 2,0 g de carbonato ácido de sódio. Quando se dissolve o comprimido e ocorre a decomposição total do sal ácido, o aumento de pressão no seu interior, medidos nas CNTP é Dados: considere que todo o gás carbônico formado fique no interior do estômago (volume de 1 litro e 1 atm). a) 53% b) 79% c) 106% d) 123% e) 89% 20. (FCM PB/2018) Doping é o uso de drogas ou de métodos específicos que visam aumentar o desempenho de um atleta durante uma competição. Um novo problema surgiu no ciclismo faltando aproximadamente 200 dias para os Jogos Olímpicos do Rio: o doping "mecânico". O esporte, já abalado após o banimento dos sete vezes campeão da Volta da França, Lance Armstrong, viu no último final de semana a belga Femke Van Den Driessche ser pega com um motor elétrico em sua bicicleta. "O doping mecânico/eletrônico se refere ao atleta ou equipe que utilizar meios não convencionais e proibidos pela União Ciclística Internacional para obter vantagem através dos seus equipamentos de competição. Já existiram alguns comentários e publicações de supostos atletas utilizando esses métodos em meados de 2010, mas só agora aconteceu o primeiro caso oficial", explicou em nota a Confederação Brasileira de Ciclismo (CBC). Um outro caso é o uso de gases específicos nos pneus. No ciclismo é sempre desejável minimizar o peso das bicicletas, para que se alcance o melhor desempenho do ciclista. Dentre muitas, uma das alternativas a ser utilizado seria inflar os pneus das bicicletas com o gás hélio, He, por ser bastante leve e inerte à combustão. A massa de hélio necessária para inflar um pneu de 0,4 L, com a pressão correspondente a 6,11 atm, a 25 °C, seria: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 41 a) 3,2 g b) 2,4 g c) 0,4 g d) 0,1 g e) 1,6 g 21. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) O monóxido de carbono, CO(g), óxido neutro liberado na atmosfera durante a queima incompleta de carvão, gasolina, óleo diesel, entre outros combustíveis, e na fumaça do cigarro, é um gás tóxico que se liga à hemoglobina existente no sangue e impede o transporte do oxigênio para as células do organismo. Considerando-se essa informação e sabendo-se que uma amostra de CO(g), comportando-se como um gás ideal, está armazenada em um recipiente fechado com capacidade para 2,0 L, a 1,0 atm e 27 °C, é correto afirmar: a) O monóxido de carbono liberado para a atmosfera reage com a água da chuva e produz o ácido carbônico. b) A massa de monóxido de carbono armazenada no recipiente fechado é de, aproximadamente, 2,3 g. c) O aumento da temperatura do recipiente para 54 °C aumenta a pressão exercida pelo gás dentro do recipiente para 2,0 atm. d) A reação do monóxido de carbono com o hidróxido de cálcio aquoso, Ca(OH)2(aq), reduz a liberação desse gás para o ambiente. e) O volume de monóxido de carbono liberado pela combustão incompleta de 60,0g de carvão, C(s), é de 224 L, medidos nas CNTP. 22. (UERJ/2019) Novas tecnologias de embalagens visam a aumentar o prazo de validade dos alimentos, reduzindo sua deterioração e mantendo a qualidade do produto comercializado. Essas embalagens podem ser classificadas em Embalagens de Atmosfera Modificada Tradicionais (MAP) e Embalagens de Atmosfera Modificada em Equilíbrio (EMAP). As MAP são embalagens fechadas que podem utilizar em seu interior tanto gases como He, Ne, Ar e Kr, quanto composições de CO2 e O2 em proporções adequadas. As EMAP também podem utilizar uma atmosfera modificada formada por CO2 e O2 e apresentam microperfurações na sua superfície, conforme ilustrado abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 42 Adaptado de exclusive.multibriefs.com. Admita que, imediatamente após a colocação do gás argônio em uma embalagem específica, esse gás assume o comportamento de um gás ideal e apresenta as seguintes características: Pressão = 1 atm Temperatura = 300 K Massa = 0,16 g Nessas condições, o volume, em mililitros, ocupado pelo gás na embalagem é: a) 96 b) 85 c) 77 d) 64 23. (FPS PE/2018) A corrosão dos metais é um processo natural em que o metal é deteriorado por meio de reações redox. Essas reações envolvem, principalmente, o oxigênio do ar. No caso do ferro, a corrosão é denominada enferrujamento e pode ser representada pela equação química não balanceada: Fe (s) + O2 (g) → Fe2O3 (s) Para estudar a corrosão, um químico refez essa reação num reator. Calcule a massa aproximada de ferro que reagiu com 8,2 L de gás oxigênio a 27 °C e 1,5 atm. Dado: Fe = 56 g/mol. a) 28,00g b) 37,33g c) 56,12g d) 74,66g e) 93,25g t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 43 24. (FPS PE/2018) Ao mergulharmos um pedaço de prata metálica numa solução aquosa de ácido nítrico, ocorre a seguinte reação: 3 Ag (s) + 4 HNO3(aq) → 3 AgNO3(aq) + NO(g) + 2 H2O () Calcule o volume de NO obtido a 27 °C e 1 atm, a partir do consumo de 54 mg de prata. Dado: Ag = 108 g/mol. a) 2,4 mL b) 4,1 mL c) 6,3 mL d) 7,9 mL e) 8,2 mL 25. (UERJ/2017) Um peixe ósseo com bexiga natatória, órgão responsável por seu deslocamento vertical, encontra-se a 20 m de profundidade no tanque de um oceanário. Para buscar alimento, esse peixe se desloca em direção à superfície; ao atingi-la, sua bexiga natatória encontra-se preenchida por 112 mL de oxigênio molecular. Considere que o oxigênio molecular se comporta como gás ideal, em condições normais de temperatura e pressão. Quando o peixe atinge a superfície, a massa de oxigênio molecular na bexiga natatória, em miligramas, é igual a: a) 80 b) 120 c) 160 d) 240 26. (UCB DF/2017) Um dos estados físicos em que os materiais podem se apresentar é o estado gasoso. O comportamento físico das substâncias gasosas pode ser descrito por diversas equações de estado. A equação de estado mais simples é aquela em que se tratam todos os gases como perfeitos ou ideais. Nesse tratamento, fisicamente, os gases se comportam de acordo com a equação pV = nRT, em que, respectivamente, leem-se a pressão, o volume, o número de mols, a constante dos gases e a temperatura do material. Com base no exposto, acerca dos fenômenos e da descrição dos gases perfeitos, assinale a alternativa correta. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASESAULA 26 – GASES 44 a) A equação dos gases perfeitos apresentada descreve a transformação de estados, como, por exemplo, a condensação. b) Um gás perfeito em um recipiente fechado, sofrendo uma transformação isotérmica, apresenta um gráfico p x V como uma reta decrescente. c) A evaporação de um líquido, transformando esse material em um gás, é um exemplo de fenômeno essencialmente químico. d) O volume molar de um gás perfeito é sempre igual a 22,4 L/mol. e) Em um gás perfeito, as interações intermoleculares podem ser consideradas desprezíveis. 27. (FGV SP/2017) O dióxido de carbono gerado pelos tripulantes na atmosfera artificial dos submarinos e estações espaciais deve ser removido do ar, e o oxigênio deve ser recuperado. Um dos possíveis métodos para realização desse processo envolve o uso do superóxido de potássio, KO2, de acordo com a reação: 4 KO2 (s) + 2 CO2 (g) → 2 K2CO3 (s) + 3 O2 (g) Em um processo a 27 °C e 1 atm, são produzidos 1 476 L de oxigênio. A quantidade de peróxido de potássio, em kg, mínima para esse processo é aproximadamente Adote: R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1 a) 1,4. b) 2,8. c) 5,7. d) 11,4. e) 14,8. 28. (ACAFE SC/2018) Uma amostra de 1,5 tonelada de ferro-gusa (contendo 3,3% de carbono) reage sob condições apropriadas com gás oxigênio produzindo aço doce (contendo 0,3% de carbono) e gás carbônico. Dados: R: 0,082 atm·L·K–1·mol–1; O = 16 u; C = 12 u. Assinale a alternativa correta que contém o volume de gás carbônico produzido sob pressão de 1 atm e 27 °C. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 45 a) 3.750 L b) 92.250 L c) 84.000 L d) 93.750 L Mistura Gasosa 29. (FCM PB/2020) A oxigenoterapia e o uso do concentrador de oxigênio exige uma recomendação médica, já que o oxigênio é usado com função terapêutica, como um medicamento, e por isso é necessário ser dosado e prescrito adequadamente. Quando usado em quantidade insuficiente pode não ter o efeito necessário para o tratamento e, em excesso, pode causar complicações na saúde. O uso de 100% de oxigênio no ar respirado é tóxico aos pulmões e a todo o organismo. A concentração de O2 em excesso pode causar danos ao pulmão, fazendo com que suas estruturas murchem, dificultando a troca gasosa pelo sangue até a perda da função do órgão. Isso ocorre devido à falta do nitrogênio, que mantém as estruturas pulmonares infladas, para que a troca gasosa ocorra perfeitamente. Em condições normais, o ar respirado é composto por 21% de oxigênio, 78% de nitrogênio e 1% de outros gases. Sem a presença do nitrogênio há um esforço maior para efetuar a oxigenação no sangue, comprometendo o funcionamento de todo o organismo. Um pneumologista diagnosticou que a morte de um paciente se deu devido a uma mistura gasosa formada por 14,0 g de N2(g) e 8,0 g de O2(g) que ocupava um balão com capacidade igual a 30 L, na temperatura de 27 °C. Dadas as massas molares (g/mol) (N2 = 28 e O2 = 32) e o valor da constante R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1, determine a pressão em atm de cada gás e a pressão total que estava no balão respectivamente (Pressão do N2(g); Pressão do O2(g); Pressão total) Para conhecimento básico do estudo, pode-se concluir que: a) 0,82; 0,82; 1,64 b) 0,41; 0,205; 0,615 c) 0,0369; 0,01845; 0,05535 d) 0,41; 0,405; 0,815 e) 0,0738; 0,0738; 0,1476 30. (UECE/2020) DADOS QUE PODEM SER NECESSÁRIOS: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 46 Uma mistura de gases contém 80% de metano, 10% de eteno e 10% de etano. A massa média dessa mistura é a) 19,6 g. b) 17,8 g. c) 18,6 g. d) 16,8 g. 31. (Faculdade São Francisco de Barreiras BA/2019) A amostra de uma mistura de gases constituída por 30% de propano, C3H8(g), e 70% de butano, C4H10(g), em volume, está armazenada em um cilindro metálico com capacidade para 6,0 , a pressão de 3,0 atm e temperatura de 27 °C. O propano e o butano são hidrocarbonetos obtidos na destilação fracionada do petróleo e comercializados como gás liquefeito do petróleo, GLP, utilizado na cozinha. Considerando-se as informações e admitindo-se que o propano e o butano se comportam como gases ideais, é correto afirmar: a) A quantidade de matéria de gás butano, C4H10(g), presente no cilindro metálico é de, aproximadamente, 0,7 mol. b) O propano e o butano são combustíveis originários da decomposição de materiais orgânicos por bactérias aeróbicas. c) A soma das massas de propano, C3H8(g), e de butano, C4H10(g), na mistura gasosa, é de, aproximadamente, 37,8 g. d) O aumento da temperatura para 47 °C implica modificação do valor da pressão exercida dentro do cilindro para 5,2 atm. e) A separação dos componentes do petróleo por faixas de temperaturas de ebulição leva à obtenção de sustâncias químicas puras. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 47 32. (Univag MT/2019) Um balão A contém 26,4 g de CO2 e um balão B contém x g de butano. Sabendo que os dois balões têm igual capacidade e apresentam a mesma pressão e temperatura, a massa x contida no balão B é a) 46,60 g. b) 13,20 g. c) 8,40 g. d) 41,48 g. e) 34,80 g. 33. (UFAL/2018) Dentre os elementos químicos que compõem o ar atmosférico, os principais são o nitrogênio e o oxigênio. Uma amostra de ar é colocada em um balão com capacidade para 7,5 L à pressão de 2,0 atm e à temperatura de 30 °C. Considerando que a fração de oxigênio no ar é 20%, qual a massa aproximada em gramas de oxigênio no balão? Dados: O = 16 g·mol–1, R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1 a) 0,192 b) 0,384 c) 1,92 d) 3,84 e) 39,04 34. (UCS RS/2016) Gases apresentam a propriedade de dissolver uma quantidade máxima de vapor de água, de acordo com a temperatura em que se encontram. Ao atingir esse limite máximo, o gás fica saturado de vapor de água; a partir desse ponto, a água passará a se condensar formando pequenas gotículas de líquido. O ar atmosférico, por exemplo, pode dissolver uma quantidade máxima de vapor de água, expressa a cada temperatura e em unidades de pressão, conforme está apresentado no quadro abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 48 A umidade relativa (UR) é um termo utilizado com frequência pelos meteorologistas para indicar a quantidade de vapor de água presente no ar atmosférico. Em uma mesma temperatura, a UR pode ser obtida pela razão entre a pressão parcial de vapor de água presente no ar e a pressão máxima de vapor de água. Assim, um local onde a temperatura encontra-se a 20 °C e a pressão parcial de vapor de água é igual a 10,5 mm Hg, terá uma UR, em termos percentuais, de a) 50. b) 60. c) 75. d) 80. e) 95. 35. (PUC SP/2018) Em um tanque de capacidade de 10 L, contendo 16 g de He, foram adicionados 64 g de SO2 e a temperatura foi aumentada até 27 °C. Quais são as pressões parciais dos gases He e SO2, respectivamente? a) 4atm e 1atm b) 12,3atm e 12,3atm c) 9,84atm e 2,46atm d) 0,88atm e 0,22atm 36. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2017) Foi realizada a combustão do gás butano em reator fechado. Inicialmente, a pressão parcial de gás butano era de 100 mbar, enquanto a pressão parcial de gás oxigênio era de 500 mbar. Considerando que todo butano e oxigênio foram consumidos e que os únicos produtos formados foram água, dióxido de carbono e monóxido de carbono, pode-se afirmar que a relação entre a pressão parcial de CO e a pressão parcial de CO2, após o término da reação, é aproximadamente igual a a) 3. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 49 b) 2. c) 1. d) ½. 37. (UEA AM/2017) Mergulhadores recreacionais respiram ar comprimido (78%de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de outros gases), contido em um cilindro carregado nas costas. O cilindro comum é feito de alumínio e armazena ar a 3 mil libras por polegada quadrada (psi). (http://esporte.hsw.uol.com.br. Adaptado.) A pressão parcial do oxigênio dentro do cilindro que contém ar comprimido é, em psi, igual a a) 21. b) 78. c) 210. d) 630. e) 2340. 38. (UECE/2017) Um estudante de química introduziu um chumaço de palha de aço no fundo de uma proveta e inverteu-a em uma cuba de vidro contendo água, conforme a figura abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 50 Um dia depois, ao verificar o sistema, o estudante percebeu que o nível da água no interior da proveta havia subido e a palha de aço estava enferrujada. Assim, ele concluiu acertadamente que a) a elevação do nível da água da proveta é ocasionada pela pressão osmótica. b) o metal da palha de aço ganhou elétrons, sofrendo redução. c) não houve interferência da pressão externa no experimento. d) o experimento permite calcular o percentual de oxigênio no ar atmosférico. 39. (UFRR/2017) Um balão de volume desconhecido contém um gás à pressão de 5 atm. Abriu-se uma torneira de comunicação deste balão com outro de 3 litros, para o qual o gás deste balão se expandiu. A temperatura manteve-se constante e a pressão final do gás passou a ser de 2 atm. Considerando que a torneira que interliga os balões tem volume desprezível, qual é o volume do primeiro balão? a) 1 litro; b) 2 litros; c) 3 litros; d) 4 litros; e) 5 litros. 40. (FPS PE/2017) Dois balões rígidos, idênticos, de 4,10 L cada um, foram colocados nas extremidades de uma mangueira de volume desprezível. A mangueira possui uma torneira inicialmente fechada, conforme o esquema abaixo. Sabendo que há 0,07 g de N2(g) no balão A e 0,40 g de O2(g) no balão B, calcule a pressão no balão A, após a abertura da torneira a 27 °C. Dados: N = 14g/mol; O = 16g/mol; R = 0,082 atm L mol–1 K–1. a) 0,045 atm b) 0,090 atm c) 0,450 atm d) 0,900 atm e) 0,945 atm t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 51 41. (UEFS BA/2013) O estudo dos gases proporciona excelentes exemplos de aplicação do método científico, que mostra como a observação de regularidades da natureza, por meio da experimentação, conduz a leis e como essas poderiam ser explicadas por meio de teorias e de modelos. O comportamento de oxigênio, O2 (g), contido em um recipiente de 6,0 L, a pressão de 5,0 atm, interligado por meio de uma válvula a outro de 15,0L, onde há vácuo, de acordo com a figura, constitui exemplo de aplicação do método científico ao sistema gasoso. Admitindo-se que a temperatura do sistema formado pelos recipientes é igual a 27 °C, o volume de O2 (g) no interior da ligação é desprezível e esse gás é considerado ideal, é correto afirmar: a) O número de moléculas de O2 (g) existente no interior do recipiente I, antes da abertura da válvula, é 6,02·1023. b) A pressão exercida pela massa de O2 (g) no sistema, após aberta a válvula, é igual a 1,5atm. c) A massa de oxigênio contida no sistema é, aproximadamente, 39,0g. d) A pressão do oxigênio aumenta após a abertura da válvula com a expansão do volume do gás. e) A quantidade de matéria de O2 (g), no interior do sistema, é 1,0 mol, de acordo com a hipótese de Lorenzo Avogadro. Densidade, Difusão e Efusão Gasosa 42. (UCB DF/2020) Um gás perfeito, formado estritamente por uma única substância, tem volume igual a 22,4 L e pesa 48,0 g a 273 K e a pressão de 1 atmosfera. Assim, aproximadamente qual a densidade desse gás em g/L? Dados: pV = nRT R = 0,082 atm·L·K–1·mol–1 a) 1,08 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 52 b) 2,73 c) 6,32 d) 3,45 e) 2,14 43. (UNITAU SP/2019) Considere que gás carbônico, oxigênio molecular, nitrogênio atmosférico e vapor de água foram liberados de um cilindro contendo esses gases. A velocidade de difusão de cada um dos gases na mesma condição de temperatura e pressão é a) oxigênio > nitrogênio > vapor de água > gás carbônico. b) vapor de água > nitrogênio > oxigênio > gás carbônico. c) gás carbônico > oxigênio > nitrogênio > vapor de água. d) nitrogênio > oxigênio > vapor de água > gás carbônico. e) oxigênio > gás carbônico > vapor de água > nitrogênio. 44. (UniCESUMAR PR/2019) Quando sentimos o odor de um perfume contido em um frasco aberto que se espalha em um ambiente, estamos diante de um fenômeno que se refere à a) combustão gasosa. b) difusão gasosa. c) efusão gasosa. d) osmose. e) transformação isotérmica. 45. (FCM PB/2019) Na maioria dos municípios brasileiros, existem depósitos sem nenhum tipo de controle ou cuidado ambiental, chamados de vazadouros a céu aberto – os lixões. Neste cenário, a incineração irregular e as queimadas clandestinas dos resíduos sólidos domésticos produzem gases ricos em substâncias potencialmente tóxicas. Além do crescimento em absoluto, o lixo atual apresenta maior composição de materiais sintéticos e de maior periculosidade, em virtude da constante incorporação tecnológica. Os agentes químicos merecem destaque em decorrência da sua frequência, a exemplo das pilhas e baterias; óleos e graxas; pesticidas/herbicidas; solventes; tintas; produtos de limpeza; cosméticos; aerossóis e remédios. Em um município de região fria, uma amostra do lixão que produz um gás de 4,4 g que ocupa um volume de 3,1 L a t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 53 10 °C e 566 mmHg. Assinale a alternativa que apresenta a razão entre as massas específicas deste gás e a do hidrogênio gasoso nas mesmas condições de pressão e temperatura. a) 22 b) 2,2 c) 10 d) 44 e) 4,4 46. (IBMEC SP Insper/2019) Na determinação da densidade do gás carbônico (CO2) empregou-se a montagem experimental representada na figura. A reação química entre o carbonato de cálcio (CaCO3) e a solução de ácido clorídrico (HC) produziu o CO2, que foi coletado no erlenmeyer, em condições ambiente, e que havia sido previamente pesado. Após a coleta do gás CO2, o erlenmeyer foi vedado com uma rolha e pesado novamente. (Diamantino F. Trindade et al. Química básica experimental, 1981. Adaptado.) No decorrer do experimento, foram anotadas as seguintes informações: • massa do erlenmeyer + massa da rolha = 25,020 g; • massa do erlenmeyer + massa da rolha + massa da água (d = 1,0 g/mL) = 125,020 g; • massa do CO2 coletado no erlenmeyer = 0,180 g. Com base nas informações apresentadas, é possível afirmar que a densidade do gás CO2 obtido no experimento era t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 54 a) 1,80 · 10–1 g/mL. b) 1,80 · 10–3 g/mL. c) 1,80 g/mL. d) 1,80 · 10–2 g/mL. e) 1,80 · 10–4 g/mL. 47. (UNIT AL/2019) O gás dióxido de carbono, CO2, de um extintor de incêndio é mais denso que o ar. Dióxido de carbono resfria significativamente à medida que ele sai do extintor. O vapor d’água no ar é condensado pelo dióxido de carbono frio e forma uma nuvem branca. Sobre o extintor de dióxido de carbono, é correto afirmar: a) A energia cinética do dióxido de carbono dentro do cilindro deve ser maior que a energia cinética do ar atmosférico, caso os gases estejam na condição de idealidade. b) A pressão exercida pelo ar atmosférico sobre o extintor é maior que a pressão exercida pelo dióxido de carbono, dentro do referido extintor. É por causa disso que o dióxido de carbono tende a sair do recipiente quando se abre a válvula. c) Se a composição do ar atmosférico for prioritariamente 75% de N2 e 25% de O2, então, na condição de idealidade, CO2 é mais densoque o ar atmosférico e tende a se concentrar nas regiões mais baixas, um dos fatores que auxilia na extinção do fogo. d) Se o cilindro for aquecido de modo que sua resistência a temperatura não seja mais desprezada, então será mais difícil o dióxido de carbono sair do cilindro. e) A energia cinética das moléculas de água, presente no ar, não é alterada quando em contato com o dióxido de carbono que sai do extintor de incêndio. 48. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2018) Alguns balões foram preenchidos com diferentes gases. Os gases utilizados foram o hélio, o gás carbônico, o metano e o hidrogênio. A massa molar aparente do ar é 28,96 g/mol e, segundo a Lei de Graham, a velocidade com que um gás atravessa uma membrana é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar. Assinale a alternativa CORRETA do gás presente no balão que não irá flutuar em ar e do gás presente no balão que muchará primeiro, respectivamente. a) metano e hidrogênio. b) hélio e gás carbônico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 55 c) metano e hélio. d) gás carbônico e hidrogênio. 49. (Unioeste PR/2018) Em um episódio de uma série dos anos oitenta, chamada “MacGyver, profissão perigo”, o protagonista foi trancado em um quarto e conseguiu escapar de seus perseguidores ao fazer uma fumaça branca (NH4C) misturando vapores de HC e NH3, presentes em produtos de limpezas. A relação CORRETA entre as velocidades médias V e as massas M das moléculas dos vapores envolvidos (HC e NH3) neste experimento é: a) VNH3 = VHCl e MNH3 > MHCl b) VNH3 > VHCl e MNH3 > MHCl c) VNH3 > VHCl e MNH3 < MHCl d) VNH3 < VHCl e MNH3 < MHCl e) VNH3 = VHCl e MNH3 < MHCl 50. (ACAFE SC/2017) Baseado nos conceitos sobre os gases, analise as afirmações a seguir. I. A densidade de um gás diminui à medida que ele é aquecido sob pressão constante. II. A densidade de um gás não varia à medida que este é aquecido sob volume constante. III. Quando uma amostra de gás é aquecida sob pressão constante é verificado o aumento do seu volume e a energia cinética média de suas moléculas mantém-se constante. Todas as afirmações corretas estão em: a) I - II - III b) II - III c) apenas I d) I - II 51. (UFPE/2014) Um estudante de química utiliza três balões idênticos para montar o aparato descrito pela figura abaixo. Ele encheu os balões A, B e C com hidrogênio, hélio e metano, respectivamente, e, então, os prendeu num suporte de metal. Após o enchimento, todos possuem a mesma t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 56 temperatura e a mesma pressão. Os balões A e C possuem o mesmo volume, sendo o volume do balão B igual à metade do volume de A. Os gases possuem comportamento ideal. Considerando o conteúdo de cada balão e sabendo que H = 1g/mol, He = 4g/mol e C = 12g/mol, analise as proposições abaixo. 00. A massa de B é igual à massa de A. 01. O número de mols de A é maior que o número de mols de C. 02. O número de moléculas de A é igual ao número de moléculas de C. 03. A densidade de B é maior que a densidade de A. 04. Devido ao processo de efusão, C murchará mais rápido que A. 52. (UFRN/2013) Um balão de ar quente é constituído por um saco de tecido sintético, chamado envelope, o qual é capaz de conter ar aquecido. Embaixo do envelope, há um cesto de vime, para o transporte de passageiros, e uma fonte de calor, conforme ilustra a figura a seguir. Para que o balão suba, aquece-se o ar no interior do envelope e, com isso, inicia-se a flutuação do balão. Essa flutuação ocorre porque, com o aquecimento do ar no interior do envelope, a) a densidade do ar diminui, tornando o peso do balão menor que o empuxo. b) a pressão externa do ar sobre o balão aumenta, tornando seu peso menor que o empuxo. c) a densidade do ar diminui, tornando o peso do balão maior que o empuxo. d) a pressão externa do ar sobre o balão aumenta, tornando seu peso maior que o empuxo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 57 53. (UPE PE/2012) Dois chumaços de algodão, I e II, embebidos com soluções de ácido clorídrico, HCl, e amônia, NH3, respectivamente, são colocados nas extremidades de um tubo de vidro mantido fixo na horizontal por um suporte, conforme representação abaixo. Após um certo tempo, um anel branco, III, forma-se próximo ao chumaço de algodão I. Dados: massas molares, H = 1g/mol; C = 35,5 g/mol; N = 14 g/mol. Baseando-se nessas informações e no esquema experimental, analise as seguintes afirmações: I. O anel branco forma-se mais próximo do HC, porque este é um ácido forte, e NH3 é uma base fraca. II. O anel branco formado é o NH4C sólido, resultado da reação química entre HC e NH3 gasosos. III. O HC é um gás mais leve que NH3, logo se movimenta mais lentamente, por isso o anel branco está mais próximo do ácido clorídrico. Está CORRETO o que se afirma em a) II. b) III. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 54. (FGV SP/2012) O Brasil é um grande exportador de frutas frescas, que são enviadas por transporte marítimo para diversos países da Europa. Para que possam chegar com a qualidade adequada ao t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 58 consumidor europeu, os frutos são colhidos prematuramente e sua completa maturação ocorre nos navios, numa câmara contendo um gás que funciona como um hormônio vegetal, acelerando seu amadurecimento. Esse gás a 27 °C tem densidade 1,14 g L–1 sob pressão de 1,00 atm. A fórmula molecular desse gás é Dado: R = 0,082 atm L mol–1K–1 a) Xe. b) O3. c) CH4. d) C2H4. e) N2O4. 10. Gabarito Sem Comentários 1. D 2. A 3. C 4. D 5. D 6. D 7. A 8. C 9. D 10. E 11. E 12. B 13. D 14. 06 15. D 16. A 17. B 18. C 19. A 20. C 21. B 22. A 23. B 24. B 25. C 26. E 27. C 28. B 29. B 30. C 31. C 32. E 33. D 34. B 35. C 36. A 37. D 38. D 39. B 40. A 41. C 42. E 43. B 44. B 45. A 46. B 47. C 48. D 49. C 50. D 51. VFVVF 52. A 53. A 54. D t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 59 11. Resolução das Questões Fundamentais Questão Fundamental 01 Complete o quadro com os valores das variáveis de estado para as devidas transformações. Sendo: Pi = pressão inicial, Vi = volume inicial, Ti = temperatura inicial, Pf = pressão inicial, Vf = volume inicial e Tf = temperatura inicial. Transformação Pi (atm) Vi (L) Ti (° c) Pf (atm) Vf(L) Tf (°C) Isotérmica 1 6 25 2 Isovolumétrica 10 27 3 37 Isobárica -3 1 5 25 Isotérmica 3 15 5 3 Isocórica 1 27 1,5 1 Resolução Aplica-se a equação geral dos gases: 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ∙ 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ∙ 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 Lembre-se que as temperaturas devem estar em Kelvin. Isotérmica Temperaturas iguais Ti = Tf = 25 °C 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ∙ 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ∙ 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 1 𝑎𝑡𝑚 ∙ 6 𝐿 = 2 𝑎𝑡𝑚 ∙ 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 3𝐿 Isovolumétrica Volumes iguais Vi = Vf = 10 L 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 300 𝐾 = 3 𝑎𝑡𝑚 310 𝐾 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 2,9 𝑎𝑡𝑚 Isobárica Pressões iguais Pi = Pf = 1 atm t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – GASES AULA 26 – GASES 60 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 270 𝐾 = 5 𝐿 298 𝐾 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 4,5 𝐿 Isotérmica Temperaturas iguais Ti = Tf = 5 °C 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ∙ 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ∙ 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 3 𝑎𝑡𝑚 ∙ 15 𝐿 = 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ∙ 3 𝐿 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 15 𝑎𝑡𝑚