5a. LISTA QG Lei de Henry

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5ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS ANTIGAS – Lei de Henry 
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1a Questão (2011) 
 
Considere o sistema abaixo à temperatura de 20 oC constituído de um reator de 5,00 L (1) 
conectado a um cilindro de 1,50 L (2) contendo gás oxigênio, O2, à pressão de 10,0 atm. 
Ao se abrir a válvula (f) o gás alcançará o reator que contém inicialmente 2,00 L de água, 
em equilíbrio com seu vapor (situação de equilíbrio a). 
 
 
a) Determine a pressão no reator, em atm, antes da abertura da válvula. 
b) Calcule a pressão de O2 no reator (1) e no cilindro (2), em atm, após a abertura completa 
da válvula f quando um novo equilíbrio ocorrer (situação de equilíbrio b). Desconsidere a 
solubilização do O2 na água. 
c) Considere agora uma outra condição inicial contendo 1,00 mol de O2 no cilindro (2). Parte 
do O2 se solubiliza na água contida no reator (1) quando a válvula é aberta, atingindo um 
novo equilíbrio, (equilíbrio c) como representado na equação abaixo. Calcule a quantidade 
de O2 solubilizado, em mol. 
 
O2 (g) O2 (aq) 
 
Considere o comportamento ideal dos gases. 
 
Dados: 
Pressão de vapor d’água à 20 oC = 17,54 Torr 
KH(O2) a 20 oC = 1,3 x 10-3 mol L-1 atm-1 
1 atm = 760 Torr 
 
Gabarito: 
a) 0,02308 atm 
b) 3,33 atm 
c) 1,4 x 10-2 mol 
 
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2a Questão (2011) 
 
Um laboratório possui um aquário contendo algas em 100 L de água, sob condições de 
temperatura controlada de 15,0 °C e de pressão atmosférica de 1,00 atm. O aquário é 
usado para um experimento no qual são dadas condições para que as algas realizem 
fotossíntese. Considere a equação detalhada da fotossíntese descrita abaixo e faça o que 
se pede. 
 
106CO2(aq) + 16NO3 (aq) + PO43-(aq) + 122H2O(l) + 19H+(aq) ® 
(CH2O)106(NH3)16H3PO4(aq) + 138O2(aq) 
 
a) Calcule as pressões parciais dos gases O2 e CO2, em atm, no ar, considerando que a 
pressão de vapor d’água é desprezível, e que o ar contém, em volume, 20,95 % de O2 e 
0,03144 % de CO2. 
 
b) Calcule a quantidade de CO2, em mol, que estava dissolvido na água para ser utilizado 
pelas algas no início do experimento, desconsiderando a formação de H2CO3 na água. 
 
c) Se a temperatura da água subir para 35,0 °C, a solubilidade do O2 passa a ser de 1,76x 
10-4 mol L-1. Calcule o valor da constante de Henry nesta condição, sabendo que a 
composição do ar atmosférico não foi alterada após a elevação da temperatura. 
 
Dados: 
KH(CO2) = 2,30 x 10-2 mol L-1 atm-1, a 15,0 °C 
 
Gabarito: 
a) 0,210 atm; 3,14 x 10-4 atm; 
b) 7,23 x 10-4 mol de CO2 em solução 
c) 8,40 x 10-4 mol L-1 atm-1 
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3a Questão (2008) 
 
No processo de preparação de refrigerantes, estes são embalados sob pressão, em uma 
câmara contendo dióxido de carbono, CO2, onde parte do gás se dissolve na bebida. 
Considerando apenas a dissolução do gás CO2 e desconsiderando quaisquer outras 
reações do CO2 no refrigerante, faça o que se pede. 
 
a) Calcule a pressão parcial do CO2, em atm, na garrafa de refrigerante, sabendo que sua 
solubilidade é de 0,0506 mol L-1, a 25 oC. 
b) Explique por que a solubilidade do CO2 diminui no refrigerante quando a garrafa é aberta. 
c) Explique o que ocorre com a solubilidade do CO2 no refrigerante quando a garrafa é 
aberta e a temperatura é aumentada. 
 
Dados: 
KH = 4,48 x10-5 mol L-1 Torr-1 a 25 oC 
1 atm = 760 Torr 
 
Gabarito: 
a) 1,49 atm 
b) Quando se abre a garrafa a pressão parcial do CO2 acima da solução cai bruscamente, 
logo a pressão do CO2 na solução deve diminuir. Pela Lei de Henry, se P diminui, a 
solubilidade diminui: S = KHP 
c) O aumento da temperatura acarreta na diminuição da solubilidade do gás. Com o 
aumento da temperatura ocorre o aumento da energia cinética dos gases, a diminuição das 
interações entre as moléculas de gás e líquido e, consequentemente, o gás escapa da 
solução com mais facilidade, diminuindo sua solubilidade. 
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4a Questão (2007) 
 
No nível do mar (1,00000 atm e 15 oC), o ar é composto por 78,084 % de nitrogênio, N2, 
20,9476 % de oxigênio, O2, 0,934 % de argônio, Ar, 0,0314 % de dióxido de carbono, CO2, 
e outros gases em quantidades desprezíveis. Estes gases na atmosfera encontram-se em 
equilíbrio com a água presente nos diversos sistemas aquáticos da biosfera terrestre. 
 
a) Calcule as pressões parciais dos gases O2 e CO2, em atm, no ar. 
b) Calcule a solubilidade dos gases O2 e CO2, em mol L-1, dissolvidos na água a 15 oC, ao 
nível do mar. 
c) Na verdade, sabe-se que a concentração de CO2 em sistemas aquáticos é muito 
diferente daquela estimada no item anterior, nessa mesma temperatura. Considerando 
somente os equilíbrios representados abaixo, justifique o porquê dessa diferença. 
 
CO2(g) CO2(aq) 
CO2(aq) + H2O(l) HCO3-(aq) + H+(aq) 
 
d) A quantidade mínima de O2 dissolvido em água requerida para manter a vida dos peixes 
é de 5,00 mg L-1. Calcule a pressão parcial de O2 na atmosfera, em atm, que proveria essa 
quantidade mínima a 15 oC. 
e) Algumas indústrias captam água de rios para resfriamento de reatores e lançam água 
quente novamente nos rios, que chegam a uma temperatura de aproximadamente 70 °C. 
Nessa situação, pode ocorrer mortandade de peixes? Justifique e mostre com cálculos. 
 
Dados: 
KH(O2) = 1,3 x 10-3 mol L-1 atm-1 a 15 oC 
KH(O2) = 5,6 x 10-4 mol L-1atm-1 a 70 oC. 
KH(CO2) = 2,3 x 10-2 mol L-1 atm-1 a 15 oC 
M(O2) = 32,0 g mol-1 
 
Gabarito: 
a) PO2 = 0,209476 atm, PCO2 = 0,000314 atm 
b) SO2 = 2,7 x 10-4 mol L-1, SCO2 = 7,2 x 10-6 mol L-1 
c) O CO2 não forma uma mistura ideal com a água, pois CO2 interage com a mesma 
formando HCO3- como mostrado pelo equilíbrio. Desta forma, a Lei de Henry não descreve 
bem o equilíbrio. 
d) 0,12 atm 
e) Os peixes morrem, pois existe menos oxigênio (3,8 mg L-1 < 5 mg L-1) do que os peixes 
precisam quando a água é aquecida. 
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5a Questão (2013) 
 
O gás ozônio, O3, foi empregado como biocida na desinfecção da água das piscinas do 
Complexo Olímpico de Pequim. Durante os jogos, a temperatura da água de uma piscina 
de 3,750 x 106 L foi mantida a 28 °C e 1,00 atm. Sabendo-se que a solubilização do O3 em 
água pode ser representada pela equação abaixo, faça o que se pede. 
 
O3(g) O3(aq) 
 
a) Determine a constante de Henry, KH, em mol L-1 atm-1, a 28 °C, utilizando os dados do 
gráfico abaixo, em que a solubilidade do gás O3 na água da piscina é dada a 0,030 atm. 
 
b) Calcule a massa de O3, em gramas, dissolvida nesta piscina, a 28 °C, quando a pressão 
parcial do O3 for de 0,100 atm. 
 
Dado: 
M(O3) = 48,00 g mol-1 
 
Gabarito: 
a) 6,6 x 10-3 mol L-1 atm-1 
b) 1,2 x 105 g 
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6a Questão (2013) 
 
Para anunciar o resultado do Conclave da escolha do Papa, o Vaticano utiliza reações 
químicas. A decomposição do clorato de potássio, KClO3, mostrada na equação abaixo, é 
uma das reações envolvidas na produção da fumaça branca. 
 
2KClO3(s) ®2KCl(s) + 3O2(g) 
 
Considere que a decomposição completa do KClO3 foi realizada no sistema abaixo. 
 
Um volume de 0,250 L de O2 foi produzido e totalmente coletado no recipiente 1, a 25 °C, 
resultando em uma pressão total de 0,724 atm. A pressão de vapor da água nestas 
condições é 0,0313 atm. 
a) Calcule a fração em mol do O2 no recipiente 1, desconsiderando a solubilidade do mesmo 
na água. 
b) Calcule a massa, em grama, do KClO3 decomposto. 
c) Considere, agora, que o O2 se dissolve parcialmente na água e calcule a sua solubilidade 
nestas condições. 
 
Considere o comportamento ideal dos gases. 
Dados: 
KH(O2) = 1,29 x 10-3 mol L-1 atm-1,a 25 °C 
M(KClO3) = 122,5 g mol-1 
 
Gabarito: 
a) 0,957 
b) 0,578 g de KClO3 
c) 8,94 x 10-4 mol L-1 
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7a Questão (2014) 
 
No YouTube existem dezenas de vídeos que mostram o “efeito explosivo” da adição de 
uma famosa bala de menta a uma garrafa de refrigerante diet. O resultado desta mistura é 
um jato de espuma que sai do vasilhame de refrigerante, podendo subir vários metros no 
ar. Uma das explicações para este fenômeno é a interferência da bala na solubilidade do 
gás carbônico, CO2, na bebida gaseificada. 
 
Com base nestas informações responda o que se pede. Desconsidere os efeitos da Lei de 
Raoult e quaisquer reações do CO2 no refrigerante, bem como, as contribuições do CO2 
atmosférico. 
 
a) Explique a Lei de Henry utilizando a situação acima. 
b) Mostre através de cálculos como é possível formar o jato de refrigerante em uma garrafa 
de 1,00 L, sabendo que estão dissolvidos 8,30 g de CO2. Considere que um mol do gás a 
uma determinada temperatura e pressão ocupa um volume de 24,0 L e que todo o CO2 se 
desprende do líquido. 
c) Após atingir o equilíbrio dinâmico entre o gás dissolvido e o gás livre, 4,49 g de CO2 estão 
dissolvidos em 1,00 L de refrigerante. Calcule o valor da constante de Henry, KH, do CO2, 
considerando a pressão de CO2 igual a 3,00 atm. 
 
Dado: 
M(CO2) = 44,0 g mol-1 
 
Gabarito: 
a) Ao se adicionar a bala na garrafa de refrigerante a solubilidade do CO2 é reduzida no 
líquido e consequentemente a pressão de CO2 também diminui como mostrado na Lei de 
Henry, S = P x KH. 
b) Como a garrafa de refrigerante tem capacidade de 1,00 L, o gás escapará do recipiente, 
pois será produzido um volume de gás de 4,53 L. 
c) 3,40 x 10-2 mol L-1 atm-1 
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8a Questão (2016) 
 
Um dos legados das Olimpíadas no Rio de Janeiro deveria ser a despoluição da Baía de 
Guanabara, habitat natural de animais como boto cinza, tartaruga verde, biguatinga e 
diversas espécies de peixe. A deterioração deste ecossistema, em função do lançamento 
de dejetos e decomposição de matéria orgânica, reduz a população de seus habitantes 
drasticamente, impactando nas suas necessidades respiratórias, alimentares e 
reprodutivas. Considerando que um dos fatores determinantes para a sobrevivência da vida 
marinha é a presença de oxigênio na água, faça o que se pede: 
 
a) Calcule a quantidade de matéria, em mol de oxigênio, O2, em 2,00 x 1012 L de água, 
assumindo que para a manutenção da vida dos peixes, a concentração mínima necessária 
de O2 é de 5,00 mg L-1. 
 
b) A poluição térmica ocorre frequentemente como resultado da operação de indústrias que 
lançam água aquecida à Baía de Guanabara. 
 
b1) Explique, através da Lei de Henry, o que acontece com a solubilidade do O2 na água, 
decorrente desta atividade a pressão constante. 
 
b2) Calcule a diferença em massa de O2, em gramas, dissolvidos em 1,00 L de água à 
temperatura de 25,0 oC e a 35,0 oC, sabendo que este gás é responsável por 21,0 % da 
pressão atmosférica (1,00 atm). 
 
c) Os peixes utilizam as brânquias ou guelras para promover a troca gasosa em seu sangue, 
ou seja, absorvem O2 da água e eliminam o dióxido de carbono, CO2, ao engolir 
continuamente a água do mar. Mostre, através de cálculos, a quantidade de CO2, em mg, 
liberada por uma corvina em 15,0 minutos, supondo que a cada 60,0 segundos, este peixe 
ingere 300 mL de água e a pressão parcial de CO2 na corrente sanguínea é 0,0300 atm a 
20,0 oC. 
 
Dados: 
M(O2) = 32,0 g mol-1 
M(CO2) = 44,0 g mol-1 
KH(O2) a 25,0 oC = 1,29 x 10-3 mol L-1 atm-1 
KH(O2) a 35,0 oC = 1,04 x 10-3 mol L-1 atm-1 
KH(CO2) a 20,0 oC = 2,30 x 10-2 mol L-1 atm-1 
 
Gabarito: 
a) 3,12 x 108 mol 
b1) À pressão constante, o aumento da temperatura diminui a solubilidade do O2 na água 
e as moléculas do gás tendem a escapar do líquido. A constante de Henry, que é 
dependente da temperatura, decresce com a elevação da temperatura e desta forma a 
solubilidade do gás na água cai. 
b2) 1,70 x 10-3 g 
c) 136 mg