A2 Gases

Prévia do material em texto

Teoria de Química - 1º Trim 
A2 Professor: Dirne dos Santos e Suzan Padilla 
Data: ___/___/2016 
Turma: 22___ 
r 
 
 
 
Aluno (a): ________________________________________________________ nº_______ 
 
 “Você não pode mudar o passado. 
 Mas pode mudar o amanhã com os seus atos de hoje.” 
 
ESTUDO DOS GASES 
1. Estado gasoso: 
 Movimento desordenado das partículas em todas as direções e sentidos. 
 Partículas bem afastadas.  Volume e forma indefinidos.  No estado gasoso predomina o vazio 
 
2. Diferença entre gás e vapor: 
Vapor: designação dada à matéria no estado gasoso, quando é capaz de existir em equilíbrio com o líquido ou com o sólido 
correspondente, podendo sofrer liquefação pelo simples abaixamento da temperatura ou aumento da pressão. 
Gás: fluido elástico, impossível de ser liquefeito só por um aumento de pressão ou só por uma diminuição de temperatura, o 
que o diferencia do vapor. 
 
 
3. Estado de um gás: refere-se às condições de volume (V), pressão (P) e temperatura (T) em que ele se encontra. 
 
4. Variáveis de estado: 
 Pressão de um gás: é a manifestação da colisão de suas moléculas contra a parede do recipiente que o contém. 
Unidades: mm Hg = torr atm 760 mmHg = 76 cmHg = 760 torr = 1 atm 
 
 Volume de um gás: é o espaço ocupado pelas partículas de um gás. 
Unidades:  = dm3 m = cm3 1 = 1 dm 3 = 1000 m = 1000 cm3 1 m3 = 1000  = 1 000 dm 3 
 
 Temperatura de um gás: grandeza física que indica o estado de agitação das 
partículas de um gás 
Unidades: T – temperatura absoluta (kelvin - K) 
 t – temperatura em celsius 
 
5. Transformações gasosas: são variações de volume, pressão e temperatura sofridas por uma determinada massa 
gasosa. 
 
6. Transformações isotérmicas: são as transformações que ocorrem a temperatura constante. 
 
 Lei de Boyle: Sob temperatura constante, o volume ocupado por determinada massa gasosa é inversamente 
proporcional à sua pressão. 
 
 Isoterma (hipérbole equilátera) 
 
7. Transformações isocóricas (isométricas ou isovolumétricas): são as transformações que ocorrem a volume 
constante. 
 Lei de Gay-Lussac: Sob volume constante, a pressão exercida por determinada massa gasosa é diretamente 
proporcional à sua temperatura absoluta. 
 P 
 
 
 T 
 
8. Transformações isobáricas: são as transformações que ocorrem a pressão constante. 
 Lei de Charles / Gay-Lussac: Sob pressão constante, o volume ocupado por determinada massa gasosa é 
diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. 
 V 
 
 
 
 T 
 
 
 
 
2211 .. VPVP 
 teconsPV tan 
2
2
1
1
T
P
T
P

 
tecons
T
P
tan
 ou 
teVcons tan
 
teTcons tan
 ou 
2
2
1
1
T
V
T
V

 
tecons
T
V
tan
 ou 
tePcons tan
 
T = t + 273 
Isóbara 
Isócora 
nRTVP .
 
P  mmHg V   T  K R = 62,3 
Kmol
LmmHg
.
.
 
 P  atm V   T  K R = 0,082 
Kmol
Latm
.
.
 
B
A
BA
d
d
d ,
  
B
A
BA
M
M
d ,
 
atmP
P
T
P
T
P
3,3
400300
5,2
2
2
2
2
1
1 
 
B
B
A
A
M
m
M
m

 
9. Equação Geral dos Gases: 10. Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP, TPN ou CN): 
 
 
 
 
 
11.Volume Molar dos Gases: é o volume ocupado por 1 mol de um gás na pressão e temperatura consideradas. 
 
 
12.Equação de Estado dos Gases Perfeitos ou Clapeyron: 
 
 
 
 
R = Constante Universal dos Gases Perfeitos 
 
 
 
 
 
 
 
 
13. Lei de Avogadro: Volumes iguais de dois gases quaisquer, nas mesmas condições de pressão e temperatura, 
contêm igual número de moléculas e número de mols. 
 nº moléculas A = nº moléculas B 
 
 
14. Densidade de gases: 
 Densidade absoluta de um gás. relação entre a massa molar do gás e o volume molar do gás. 
 
 nas CNTP: Em condições dadas: 
 
 Obs. Maior T , menor d 
 
 Densidade relativa de um gás A em relação a um gás B. é quociente entre as densidades de A e B, nas mesmas 
condições de temperatura. 
 
 Obs. Massa molar média do ar: MAR = 28,9 g/mol 
 
EXERCÍCIOS – GRUPO A 
 
1) Certa massa de gás está submetida à pressão de 3 atm e ocupa o volume de 1,5 L. Reduzindo isotérmicamente a 
pressão para 2 atm, qual será o volume ocupado ? 
 P1 = 3 atm P2 = 2 atm T cte. 
 V1 = 1,5 L V2 = ? 
 
2) Certa massa de gás, submetida à temperatura de 27º C ocupa o volume de 5 L. Qual será o seu volume quando a 
temperatura passar a 127 ºC, sem variar a pressão ? 
 V1 = 5 L V2 = ? P cte. 
 T1 = 27 + 273 = 300 K T2 = 127 + 273 = 400 K 
 
 
3) Certa massa de gás, exerce a pressão de 2,5 atm quando submetida a 27ºC. Determine a pressão exercida 
quando a temperatura for de 127º C, sem variar o volume. 
 P1 = 2,5 atm P2 = ? V cte. 
 T1 = 27 + 273 = 300 K T2 = 127 + 273 = 400 K 
 
2
22
1
11 ..
T
VP
T
VP

 
 Volume molar de qualquer gás nas CNTP = 22,4 l / mol 
RT
M
m
VP .
 
4,22
M
d 
 
 
molarvolume
molarmassa
d
V
m
d



 
 
TR
MP
d
.
.

 
V   
P  mmHg ou atm 
T  K 
LV
V
T
V
T
V
66,6
400300
5
2
2
2
2
1
1 
 
como 
M
m
n 
 temos, 
V CNTP = n . 22,4 ou V CNTP = 
M
m
. 22,4 
 
P1 . V1 = P2 . V2  3 . 1,5 = 2 . V2  V2 = 2,25 L 
pressão = 1 atm ou 760 mmHg 
temperatura = 0 º C = 273 K 
nA = nB yA = yB 
Condições ambiente: P = 1 atm ou 760 mmHg 
temperatura = 25 ºC = 298 K 
LV
V
T
VP
T
VP
3,2
300
.2280
320
5.1140..
2
2
2
22
1
11 
 
4) Determinada massa de um gás, submetida a 47º C , ocupa o volume de 5 L e exerce a pressão de 1 140 mmHg. 
Calcule o volume que essa massa ocupará se for submetida a 27º C e exercer a pressão de 3 atm. 
 P1 = 1.140 mmHg P2 = 3 atm . 760 = 2.280 mmHg 
 T1 = 47 + 273 = 320 K T2 = 27 + 273 = 300 K 
 V1 = 5 L V2 = ? 
 
 
5) Certa massa de gás ocupa o volume de 8 L a 27º C e exerce a pressão de 2 atm. Calcular o volume ocupado por 
essa massa para exercer a pressão de 3 atm, a 27º C. 
6) Um recipienteadequado contém certa massa de gás a 27º C, a qual exerce a pressão de 2 atm e ocupa o volume 
de 10 L. Determine o volume ocupado por essa massa de gás se ocorrer uma transformação isobárica, de modo 
que a temperatura se torne 47ºC. 
7) A pressão exercida por certa massa de gás é de 3 atm quando submetida a 17º C. Que pressão exercerá essa 
mesma massa quando a temperatura for de 47º C, sem variar o volume ? 
8) Um recipiente de 20 L de capacidade contém certa massa de um gás submetida a 3 atm e 27º C. Calcule o volume 
ocupado por essa massa quando submetida a 2 atm e 47º C. 
9) A 27º C determinada massa de gás ocupa o volume de 300 mL. Calcule o volume que essa massa ocupará se a 
temperatura se elevar a 47º C, sem que haja variação de pressão. 
10) Um frasco fechado contém um gás a 30º C, exercendo uma pressão de 606 mmHg. Determine a pressão que 
esse gás exercerá quando a temperatura se elevar a 47º C e o volume se mantiver constante. 
11) Certa massa de um gás , submetido a 27º C e 60 cm Hg, ocupa o volume de 10 L. Descubra o volume ocupado por 
essa mesma massa quando o gás for submetida a 50º C e 646 mmHg 
12) Considerando as CNTP, calcule o volume ocupado pelas seguintes quantidades de gás: 
 a) 1,0 mol b) 2,0 mol c) 0,5 mol d) 0,25 mol 
13) Considerando as CNTP, calcule a massa do gás hélio correspondente a 5,6 L. MHe = 4 g/mol 
 V CNTP = 
M
m
. 22,4  5,6 = 
4
m
. 22,4  m = 1 g 
14) Qual o volume ocupado por 3,2 g se dióxido de enxofre nas CNTP. 
15) Qual a pressão (atm) exercida por 4,8 g de O2 contidos em um recipiente com capacidade de 4,1 L a 27º C. 
 m = 4,8 g M = 32 V = 4,1 L T = 27 + 273= 300 K 
atmPPRT
M
m
VP 9,0300.082,0.
32
8,4
1,4... 
 
16) Um recipiente fechado contém 5 mols de gás nitrogênio a 27º C, exercendo a pressão de 600 mmHg. Calcule a 
capacidade desse recipiente. 
17) Um recipiente fechado contém 22 g de gás carbônico a 17º C. Ache o volume ocupado por esse gás, sabendo que 
ele exerce a pressão de 1,45 atm. 
18) Um frasco fechado, com capacidade de 16,4 L, contém gás metano (CH4) a 27º C, exercendo a pressão de 2,1 
atm. Calcule a massa, em gramas, desse gás. Dados: C = 12 , H = 1 
 
19) Um balão A contém 8,8 g de gás carbônico e um balão B contém gás nitrogênio. Sabendo que os dois balões têm 
igual capacidade e apresentam a mesma pressão e temperatura, calcule a massa de nitrogênio no balão B. 
gm
m
M
m
M
m
B
B
B
B
A
A 6,5
2844
8,8

 
 
20) Em um frasco, a uma certa pressão e temperatura, estão contidos 11 g de gás carbônico. Qual é a massa de gás 
oxigênio, num frasco de mesmo volume, que exercerá a mesma pressão na mesma temperatura? 
 
21) Determine a densidade absoluta do gás oxigênio : a) nas CNTP b) a 27º C e 3 atm. 
 a) 
Lgdd
M
d /43,1
4,22
32
4,22

 b) 
Lgdd
TR
MP
d /9,3
300.082,0
32.3
.
.

 
 
22) Calcule a densidade absoluta: a) H2 nas CNTP e a 17º C e 0,58 atm. b) Cl2 nas CNTP e a 18º C e 873 mmHg. 
23) Calcule a densidade do gás carbônico em relação 24) Determinar a massa molecular de um gás, sabendo 
 ao metano (CH4). que a sua densidade em relação ao ar é 1,5. 
 
75,2
16
44
,,,
4
2  BABA
CH
CO
BA dd
M
M
d
 
uM
M
M
M
d X
X
AR
X
BA 35,43
9,28
5,1, 
 
 
25) Determine a densidade do gás oxigênio em relação ao metano (CH4). 
26) Descubra a densidade relativa do neônio em relação ao ar. 
27) A densidade de um gás B, em relação ao nitrogênio é igual a 4,5. Qual é a massa molecular de B? 
28) A densidade de um gás G, em relação ao ar é igual a 0,8. Qual é a massa molecular de G ? 
 
29) Dois balões esféricos A e B estão unidos por um tubo de vidro. O balão A contém gás cloro a 2 atm e o balão B 
está vazio. Abrindo-se a torneira de comunicação, depois de um tempo prolongado, a pressão do cloro nos balões 
interligados passa a ser P atm. Sabendo-se que o volume do balão A é igual a 15 L e o do balão B é 10 L, determine 
o valor da pressão P. A temperatura foi mantida constante durante todo o processo. 
 V1 = 15 L V2 = 15 + 10 = 25 L 
 P1 = 2 atm P2 = ? 
 VA = 15 L VB = 10 L T1 = T2 = constante 
 
 
 
 
 
30) Tem-se dois balões A e B ligados por um tubo de comunicação munido de uma torneira conforme esquema 
abaixo O balão A contém certa massa de O2 a 3 atm e o balão B está vazio. Abrindo-se a torneira de comunicação, 
depois de um tempo prolongado, a pressão do O2 nos balões interligados passa a ser X atm. Calcule o valor da 
pressão X. A temperatura foi mantida constante durante todo o processo. 
 A 6,6 L 5,4 L B 
 
 
31) Qual a temperatura, (em 0C), que devemos aquecer um frasco aberto contendo certo gás, para reduzir a massa 
de 2/5 da inicial que nele se encontra a 270 C ? 
V1 = V2 = V mesmo frasco T1 = 270C + 273 = 300 K T2 = ? (0C) 
P1 = P2 = P atm frasco aberto m1 = m m2 = m – 2/5 m = 3/5 m 
 
 
 t2 = 500 – 273 
 t2 = 227 0C 
 
 
 
 
32) Calcule a temperatura, em graus Celsius, que devemos aquecer um frasco aberto contendo oxigênio, para 
reduzir a massa de 1/4 da inicial que nele se encontra a 570 C. 
33) Qual a temperatura, em graus Celsius, que devemos aquecer um frasco aberto contendo oxigênio, para reduzir 
a massa a 1/4 da inicial que nele se encontra a 170 C ? 
34) Qual é o número de moléculas de qualquer gás, existente em 8,2 L do mesmo, à temperatura de 127 ºC e à 
pressão de 6 atm ? 
35) 10 g de argônio ocupam o volume de 4 litros numa certa pressão e temperatura. Calcule o volume ocupado por 
34 g de amônia (NH3) medidos nas mesmas condições. 
36) Dois frascos de igual volume, mantidos à mesma temperatura e pressão, contêm, respectivamente, os gases X e 
Y. A massa do gás X é 0,34 g, e a do gás Y é 0,48 g. Considerando que Y é o ozônio (O3), o gás X é: 
 H = 1 g/mol; C = 12 g/mol; N = 14 g/mol; O = 16 g/mol; S = 32 g/mol. 
a) N2. b) CO2. c) H2S. d) CH4. e) H2 
 
14. Misturas Gasosas 
Frações Molares: 
BA
A
A
nn
n
X


 
BA
B
B
nn
n
X


 
1 BA XX
 
 
 Pressão parcial de um gás na mistura: 
TRnnVP BA .).(. 
 
 
 
 
 
Volume parcial de um gás na mistura: 
 
 
 
PXp BB .
 
PXp AA .
 
VXv BB .
 
VXv AA .
 
 
BA ppP 
 Lei de Dalton 
BA vvV 
 Lei de Amagat 
2
22
11
22
11
..5
3
300..
.
.
..
..
.
.
TR
M
m
R
M
m
VP
VP
TRn
TRn
VP
VP

K
x
T
T
500
3
5300
.
5
3
300
1
1
2
2

atmP
T
P
TT
VP
T
VP
2,1
25.15.2..
2
2
2
22
1
11 
B
A
BA
M
M
d ,
 
EXERCÍCIOS – GRUPO B C = 35,5, C = 12, O = 16, H = 1, S = 32, He = 4 
1) Uma mistura gasosa é formada por 14,2 g de cloro e 13,2 g de gás carbônico. Calcular as pressões parciais e os 
volumes parciais de cada gás, supondo que a pressão da mistura seja de 2 atm e o volume de 10 L. 
 
moln
M
m
n A
A
A
A 2,071
2,14

 
moln
M
m
n B
B
B
B 3,044
2,13

 
 
4,0
3,02,0
2,0




 A
BA
A
A X
nn
n
X
 
6,0
3,02,0
3,0




 B
BA
B
B X
nn
n
X
 
 
 
atmpxpPXp AAAA 8,024,0. 
 
atmpxpPXp BBBB 2,126,0. 
 
 
 
LvxvVXv AAAA 4104,0. 
 
LvxvVXv BBBB 6106,0. 
 
 
2) Um balão contém 2,4 g de gás hidrogênio, 1,2 g de gás hélio e 16 g de gás oxigênio. Calcule as pressões parciais 
de cada gás, sabendo que a pressão total é 1.000 mmHg. 
3) Uma mistura gasosa contém 176 g de dióxido de carbono, 40 g de metano (CH4) e 378 g de gás nitrogênio. 
Sendo que o volume da mistura é de 164 L, calcule os volumes parciais de cada gás. 
4) Uma mistura gasosa exerce a pressão de 1,8 atm. Sabendo que a mistura é formada por 11 g de gás carbônico e 
39 g de acetileno (C2 H2 ), determine as pressões parciais. 
5) Um recipiente com capacidade de 5 L contém 20,4 g de sulfidreto (H2S) e 13,2 g de propano (C3 H8). Calcule os 
volumes parciais desses gases. 
6) Um recipiente de 10 L contém 1,0 mol de gás nitrogênio e 3,0 mol de gás hidrogênio, a 25 0C. Calcule a pressão 
total (em atm) exercida pelos gases no interior do recipiente. 
7) Qual a pressão (em atm) exercida pela mistura de 4 g de H2 e 8,0 g de He quando a mistura é confinada num 
recipiente de 4,0 L à 27 0C ? 
 
GABARITO GRUPO A 5) 5,33 L 6) 10,67 L 7) 3,31 atm 8) 32 L 9) 320 mL 10) 640 mmHg 11) 10 L 
 12) a) 22,4 L b) 44,8 L c) 11,2 L d) 5,6 L 14) 1,12 L 16) 155,75 L 17) 8,2 L. 18) 22,4 g. 
 20) 8 g 22) a) 0,089 g/L e 0.049 g/L b) 3,17 g/L e 3,42 g/L 25) 2 26) 0,7 27) 126 u 
 28) 23,12 u 30) 1,65 atm 32) 167 0C 33) 887 0C 34) 9 . 10 23 moléculas 35) 32 L 
 
GRUPO B 2) 600 mmHg, 150 mmHg, 250 mmHg 3) 32,8 L, 20,5 L , 110,7 L 4) 0,25 atm , 1,55 atm 
 5) 3,35 L , 1,65 L 6) 9,77 atm 7) 24,6 atm 
 
 
 
 
 
 
FORMULÁRIO Volume molar de qualquer gás nas CNTP = 22,4 L/mol 
TRANSFORMAÇÕES Sem mudança na massa com mudança de massa 
 
2
22
1
11 ..
T
VP
T
VP

 
22
11
2.2
11 ..
RTn
RTn
VP
VP

 
 
 EQUAÇÃO DE CLAPEYRON HIPÓTESE DE AVOGADRO – MESMA T e P 
 
B
B
A
A
M
m
M
m

 PV = n . R . T 
TR
M
m
VP ... 
 
 
DENSIDADES Densidade CNTP Densidade – T e P dadas Densidade relativa 
 
B
A
BA
d
d
d ,
 
MISTURAS GASOSAS 
Frações Molares: 
BA
A
A
nn
n
X


 
BA
B
B
nn
n
X


 
1 BA XX
 
 
Pressão parcial de um gás na mistura: 
TRnnVP BA .).(. 
 
 
 
 
 
 
 
 Volume parcial de um gás na mistura: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PXp AA .
 
nA = nB 
4,22
M
d 
 
 
TR
MP
d
.
.

 
PXp BB .
 
VXv BB .
 
 
BA ppP 
 Lei de Dalton 
VXv AA .
 
BA vvV 
 Lei de Amagat