QUESTOES RESOLVIDAS DE ESTADOS DA MATERIA

Prévia do material em texto

Lista de Exercícios Resolvidos– Estados da Matéria 
 
1. O Hindendurg foi um dirigível cheio com hidrogênio que explodiu em 1937. Se o 
Hindenburg comportasse 2,0 x 105 m3 de gás hidrogênio a 23°C e 1,0 atm, qual a 
massa de hidrogênio que estaria presente? 
Resposta: 
V = 2,0 x 105 m3 = 2,0 x 108 L 
T = 273 + 23 = 296 K 
PV = nRT 
n = PV = 1,0 atm x 2,0 x 108 L = 8,24 x 106 
RT 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 296 K 
Massa de Hidrogênio = 8,24 x 106 mol x 2,0 g.mol-1= 1,648 x 107 g = 1,648 x 104 kg 
Massa de Hidrogênio = 16480 kg 
 
2. Um luminoso de neônio é feito de tubo de vidro cujo diâmetro é 4,5 mm e cujo 
comprimento é 5,3 m. Se o luminoso contém neônio a uma pressão de 2,03 Torr a 
35°C, quantos gramas de neônio o luminoso contém? (O volume de um cilindro é 
πR2h). 
Resposta: 
Volume do luminoso= 3,141 x (2,25x 10-3 m)2 x 5,3m =84,28 x 10-6 m3 = 84,3 x10-3 L 
P = 2,03 Torr = 2,67 x 10-3 atm 
760 Torr.atm-1 
n = PV = 2,67 x 10-3 atm x 84,3 x 10-3 L = 8,91 x 10-6 mol 
RT 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 308 K 
Massa de neônio = 8,91 x 10-6 mol x 20,179 g.mol-1 = 1,80x 10-3 g 
 
3. Calcule a densidade do gás NO2 a 0,970 atm e 35ºC, expressa em g.L
-1. 
Resposta: 
Massa molar do NO2 = 14 + ( 2 x 16) = 46 g.mol
-1
 
d= PM= 0,970 atm x 46 g.mol-1 = 1,767 g.L-1 
RT 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 308 K 
 
4. Uma mistura contendo 0,538 mol de He(g), 0,315 mol de Ne(g) e 0,103 mol de Ar(g) é 
confinada em um recipiente de 7,00 L a 25°C. 
(a) Calcule a pressão parcial de cada um dos gases na mistura; 
Para o He : 
P = nRT = 0,538 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x298 K = 1,878 atm 
V 7,0 L 
Para o Ne : 
P = nRT = 0,315 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x298 K = 1,099 atm 
V 7,0 L 
Para o Ar : 
P = nRT = 0,103 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x298 K = 0,359 atm 
V 7,0 L 
(b)Calcule a pressão total da mistura. 
PTotal = (1,878 + 1,099 + 0,359) atm = 3,336 atm
5. O irídio cristaliza com uma célula unitária cúbica de face centrada que tem uma 
aresta de 383 pm. O átomo no centro da face está em contato com os átomos nos 
vértices. 
(a) calcule a raio atômico do irídio em pm. 
Numa célula cúbica de face centrada: 
Diagonal da face = 4R 
a√2 = 4R 
R = a√2 = 383 pm x 1414 = 135,4 pm 
4 4 
 
(b) calcule a densidade do irídio metálico em g.cm-3. 
Aresta = 383 pm = 383 x 10-12 m = 3,83 x 10-8 cm 
Volume da célula = (3,83 x 10-8)3 cm3 = 5,618 x 10-23 cm3 
Massa de 1 átomo de irídio = 192,22 g.mol-1 = 31,93 x 10-23 g 
6,02 x 1023 mol-1 
Número de átomos na célula cúbica de face centrada = (8 x1/8) + (6 x ½) = 4 
Massa da célula = 4 x 31,93 x 10-23 g = 127,72 x 10-23 g 
d = 127,72 x 10-23 g = 22,73 g.cm-3 
5,618 x 10-23 cm3 
 
6. O gás acetileno, C2H2, pode ser preparado pela reação de carbeto de cálcio, 
CaC2, com água: 
CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2 
Calcule o volume de C2H2 que é coletado sobre água a 21°C pela reação de 3,26 g de 
CaC2, se a pressão total da mistura gasosa for 748 Torr. A pressão de vapor d’água a 
21°C é 18,7 mm Hg. 
Resposta: 
Balanceando a equação : 
CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 
Massa molar de CaC2 = 40 + (2x 12) = 64 g.mol
-1
 
Número de moles de CaC2 = 3,26 g = 0,051 mol 
64 g.mol-1 
Numero de moles de C2H2 = 0,051 mol CaC2 x 1 mol C2H2 = 0,051 mol 
1 mol CaC2 
PTotal = PC2H2 + PH2O 
PH2O = 18,7 mm Hg = 18,7 Torr 
PTotal = 748 Torr 
PC2H2= (748 – 18,7) Torr = 729,3 Torr 
PC2H2 = 729,3 Torr = 0,960 atm 
760 Torr.atm-1 
PV = nRT 
V = nRT = 0,051 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 294 K = 1,28 L 
P 0,960 atm
7. Um tanque de um aparelho de mergulho contém 0,29 kg de O2 comprimido em um 
volume de 2,3 L. 
(a) Calcule a pressão do gás dentro do tanque a 9°C ; 
Resposta: 
Massa molar deO2 = 32 g.mol
-1
 
Número de moles de O2 = 290 g = 9,062 mol 
32 g.mol-1 
PV = nRT 
P = nRT = 9,062 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 282 K = 91,11 atm 
V 2,3 L 
 
(b) Que volume esse oxigênio ocuparia a 26°C e 0,95 atm? 
Resposta: 
V = nRT = 9,062 mol x 0,082 L.atm.mol
-1
.K
-1 
x299 K = 233,87 L 
P 0,95 atm 
 
8. Uma lata de spray aerossol com um volume de 456 mL contém 3,18 g de 
gás propano (C3H8) como um propelente. 
(a) se a lata está a 23°C, qual a pressão nela? 
Resposta: 
Massa molar do C3H8 = ( 3 x 12) + ( 8 x 1) = 44 g.mol
-1
 
Número de moles de C3H8 = 3,18 g.mol
-1 = 0,0723 mol 
44 g.mol-1 
PV = nRT 
P = nRT = 0,0723 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 296 K = 3,85atm 
V 0,456 L 
 
(b) Qual ao volume que o propano ocuparia nas CNTP? 
Resposta: 
V = nRT = 0,0723 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x273 K = 1,64 L 
P 1,0 atm 
 
(c) Na lata está escrito que a exposição a temperaturas acima de 130°C 
pode causar estouro do recipiente. Qual a pressão na lata a essa temperatura? 
Resposta: 
P = nRT = 0,0723 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 403 K = 5,24atm 
V 0,456 L 
 
9. Calcule a massa molar de um gás se 2,50 g ocupam 0,875 L a 685 Torr e 35ºC. 
Resposta: 
P = 685 Torr = 0,901 atm 
760 Torr.atm
-1
 
PV = nRT 
n = PV = 0,901 atm x 0,875 L = 0,0312 mol 
RT 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 308 K 
Número de moles = massa = 
Massa Molar 
Massa molar = 2,50 g = 80,12g.mol-1 
0,0312 mol
10. Uma mistura contendo 3,15 g de cada um dos seguintes gases: CH4(g), 
C2H4(g) e 
C4H10(g) é confinada em um frasco de 2,00 L a uma temperatura de 64°C. 
(a) Calcule a pressão parcial de cada um dos gases na mistura. 
Resposta: 
Para o CH4 
Massa molar do CH4 = 12 + (4 x 1) = 16 g.mol
-1
 
Número de moles de CH4 = 3,15 g = 0,197 mol 
16 g.mol-1 
P = nRT = 0,197 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 337 K = 2,72 atm 
V 2,00 L 
Para o C2H4 : 
Massa molar do C2H4 = (2x 12) + ( 4 x1) = 28 g.mol
-1
 
Número de moles de C2H4 = 3,15 g = 0,1125 mol 
28 g.mol-1 
P = nRT = 0,1125 mol x 0,082 L.atm.mol
-1
.K
-1 
x 337 K = 1,55 atm 
V 2,00 L 
Para o C4H10 : 
Massa molar do C4H10 = (4x 12) + ( 10 x1) = 58 g.mol
-1
 
Número de moles de C2H4 = 3,15 g = 0,0543 mol 
58 g.mol-1 
P = nRT = 0,0543 mol x 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 337 K = 0,75 atm 
V 2,00 L 
 
(b) Calcule a pressão total da mistura. 
Resposta: 
PTotal = (2,72 + 1,55 + 0,75) atm = 5,02 atm 
 
11. O alumínio cristaliza-se com uma estrutura cúbica de face centrada. Cada átomo 
de alumínio tem um raio de 143 pm 
(a) Calcule o comprimento da aresta do cubo, em pm. 
Resposta: 
Numa célula cúbica de face centrada: 
Diagonal da face = 4R 
a√2 = 4R 
a = 4R = 4 x 143 pm = 404,5 pm 
√2 1,414 
 
(b) calcule a densidade do alumínio metálico, em g.cm-3. 
Resposta: 
Aresta = 404,5 pm = 404,5 x 10-12 m = 4,045 x 10-8 cm 
Volume da célula = (4,045 x 10-8)3 cm3 = 6,618 x 10-23 cm3 
Massa de 1 átomo de alumínio = 26,9815 g.mol-1 = 4,482 x 10-23 g 
6,02 x 1023 mol-1 
Número de átomos na célula cúbica de face centrada = (8 x1/8) + (6 x ½) = 4 
Massa da célula = 4 x 4,482 x 10-23 g = 17,928 x 10-23 g 
d = 17,928 x 10-23 g = 2,71 g.cm-3 
6,618 x 10
-23 
cm
3
 
12. O gás hidrogênio é produzido quando o zinco reage com o ácido 
sulfúrico: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 
Se 159 mL de H2 úmido são coletados sobre a água a 24°C e a uma pressão barométrica 
de 738 Torr, quantas gramas de Zn são consumidas . A pressão do vapor d’água a 24°C
 
é 22,4 mm Hg. 
Resposta: 
PTotal = PH2 + PH2O 
PH2 = (738 – 22,4) Torr =715,6 Torr 
PH2 = 715,6 Torr = 0,941 atm 
760 Torr.atm-1 
nH2 = PV = 0,941 atm x 0159 L = 6,143 x 10
-3 molRT 0,082 L.atm.mol-1.K-1 x 297 K 
nZn = 6,143 x 10
-3 mol 
Massa de zinco = 6,143 x 10-3 mol x 65,39 g.mol-1 = 0,402 g