LISTA3_-_Gases

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LISTA QUÍMICA GERAL 3 – GASES 
Profa Fatima Ventura Pereira Meirelles
1 - P1100908 – Questão 3 - Em um reator fechado de volume igual a 10,0 L, uma massa de 200,0 g de urânio, U, foi colocada para reagir com gás flúor, F2, inicialmente à pressão de 31,8 atm e temperatura de 50°C. Baseado nessas informações e assumindo o comportamento ideal para os gases, responda os itens “a” e “ b” abaixo.
U(s) + 3F2(g) → UF6(g)
a) Calcule a quantidade máxima, em gramas, de UF6 que se poderia obter na reação.
b) Calcule a pressão total no reator no final da reação, considerando que o rendimento foi de 75% e que a temperatura foi mantida constante.
c) Calcule a densidade do gás UF6 a 100°C e 1 atm.
2 – 040409 - 3a Questão - O acetileno, C2H2, é formado pela reação entre os gases metano, CH4, e oxigênio, O2, segundo a equação 1. Foram reagidos 416 g de CH4 e O2 em quantidade estequiométrica em um reator de 200 L a 550°C. Considere o comportamento dos gases como ideal e que os reagentes foram completamente consumidos no processo.
4CH4(g) + 2O2(g) ( C2H2(g) + 6H2(g) + CO(g) + CO2(g) + H2O(g)	 equação 1
a) Calcule a pressão total no reator, em atm, após o término da reação.
b) Uma das razões da diminuição do rendimento no processo de produção de C2H2 pela reação acima é a decomposição desse produto representada na equação 2.
C2H2(g) ( 2C(s) + H2(g) 		equação 2
Calcule o rendimento percentual da reação de produção de C2H2 (equação 1), sabendo que parte do C2H2 se decompôs e que a pressão parcial do H2 no reator no final do processo é igual a 14,0 atm.
c) Considere que, além da decomposição de C2H2, ocorreram outras perdas durante o processo de produção. Calcule o novo rendimento percentual da reação representada na equação 1 em relação ao acetileno, C2H2, sabendo que a mistura final de gases contém 3,25 mol de C2H2.
3 - P1180906 3a Questão - A reação de peróxido de sódio (Na2O2) com dióxido de carbono (CO2) para a formação de carbonato de sódio (Na2CO3) e oxigênio (O2) ocorre conforme a equação abaixo:
			2Na2O2(s) + 2CO2(g) ( 2Na2CO3(s) + O2(g)
Esta reação é usada em submarinos e veículos espaciais para eliminar o CO2 expirado e para gerar o O2 necessário para a respiração. Considerando: 
( que a taxa de troca dos gases nos pulmões é de 4,0 L min-1; 
( que a quantidade de CO2 no ar expirado é de 3,8% em volume; 
( que tanto o CO2 quanto o O2 na reação acima são medidos a 25oC e 0,967 atm.
Responda:
a) Qual é o volume (em mL) de O2 produzido por minuto, considerando que a fonte do CO2 é o ar expirado?
b) Qual é a taxa de consumo de Na2O2 (em g h-1), assumindo que a reação acima é instantânea e tem um rendimento de 100%? 
c) Calcule a massa de Na2O2 necessária para reagir com 50 L de CO2 .
4 - P1200903- Questão 2 a) O controle de
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corrosão em gasodutos pelo gás sulfídrico, H2S(g), é feito pela determinação da sua pressão parcial na mistura gasosa que circula nos dutos. A 25 oC, quando a pressão total no duto é de 20,0 atm, a pressão parcial do gás sulfídrico não pode ultrapassar 2,00 x 10-2 atm. Numa mistura gasosa circulando em um gasoduto, a concentração de H2S(g) encontrada foi de 34,0 mg L-1. 
Verifique se há, nestas condições, possibilidade de corrosão no gasoduto. Justifique sua resposta com cálculos. 
b) Considere o desenho abaixo e responda: o H2S(g) seco e o H2S(g) úmido, isto é, numa mistura com vapor d’água, tem a mesma densidade? Explique.�
Obs. Considere que os gases se comportam idealmente.
1 - Resolução:
a) Fazer uma relação de mols de reagentes:
nU = um/MMu = 200 g/238 g mol-1 = 0,84 mol
nF2 = PV/RT = (31,8 atm x 10 L) / (0,082 atm L mol-1 K-1 x 323 K) = 12 mol
O U é o reagente limitante, pois está em menor quantidade em relação ao balanço estequiométrico.
	
	U(s)	
	+
	F2(g)
	(
	UF6(g)
	Início	
	0,84 mol
	
	12 mol
	
	 0 mol
	Fim
	0
	
	 (12 – 5) mol
	
	 0,84 mol
mUF6 = nUF6 x MMUF6 = 0,84 x 352 g mol-1 = 295,6 g
b) Se o rendimento for de 75%, as quantidades relativas da reação seriam calculadas em relação a 75% de 0,84 mol de UF6, ou seja, 0,63 mol.:
	
	U(s)	
	+
	F2(g)
	(
	UF6(g)
	Início	
	0,84 mol
	
	12 mol
	
	 0 mol
	Fim
	0,21 mol
	
	 (12 – 1,9) mol
	
	 0,63 mol
Ao final, tem-se dois componentes gasosos, o F2 residual (10,1 mol) e UF6 (0,63 mol)
Assim, o número total de gases no reator, ao final do processo seria 8,2 + 0,63 = 10,73 mol.
Logo: P = nRT/V = 10,73 mol x 0,082 atm L mol-1 K-1 x 323 K / 10 L = 28,4 atm.
c) A 100 0C, um mol de UF6 (352 g) ocuparia o seguinte volume:
V = nRT/P = 1 mol x 0,082 atm L mol-1 K-1 x 373 K / 1 atm = 30,5 L
D = m/V = 352 g / 26,5 L = 11,5 g L-1.
 30,5
2 - Resolução:
a) nCH4 = 416g/(16,0g/mol) = 26 mol
4 mol CH4 produzem 10 mol de gases
nT = n° de mol de gases = 10/4 x 26 = 65,0 mol
PT = pressão total no final da reação = (65 x 0,0821 x 823,15) / 200 = 21,96 atm = 22,0 atm 
b) para resolução da questão, pode ser por mol ou por pressão parcial. Para resolução com Pparcial, multiplique os mol por RT/V
nH2 total = PV/RT = 14,0 x 200 / (0,0821 x 823) = 41,4 mol
nH2 da equação 1 = 6/4 x 26 = 39,0 mol
nH2 da decomposição = 41,4 – 39,0 = 2,40 mol
nC2H2 teórico = 1/4 x nCH4 = 26/4 = 6,50 mol
nC2H2 obtido = 6,50 – 2,40 = 4,10 mol
Rendimento = 4,10 x 100 / 6,50 = 63,1 % R = 63,1% 
c) nC2H2 = 3,25 mol		R = nC2H2 obtidos x 100 / nC2H2 teóricos = 3,25 x 100 / 6,50 = 50,0 %		R = 50,0 % 
3 - Resolução:
25°C e 0,967 atm ( volume molar = 25,3 L
a) 4,0 min-1 ( CO2 = 0,152 L min-1 ou 152 mL min-1
		 = 6x10-3 mol min-1
2CO2 (( 1O2
6,0 x 10-3 mol min-1 ( O2 = 3,0x10-3 mol min-1
			 ( 76 mL min-1
b) CO2	 6x10-3 mol min-1	 =360 x 10-3 mol h-1
 		 (
 N2O2	0,360 mol h-1		 = 28,1 g h-1
c) 25°C e 0,967 atm ( volume molar = 25,3 L
 50,0L / 25,3 = 1,98 mol = mols N2O2 Na2O2 = 154 g
4 - Resolução:
a) Cálculo da concentração molar H2S(g) 	
	cálculo da pressão parcial 	P. 1 = 1,0 x 10-3 x 0,082 x 298 = 2,4 x 10-2
Como 2,4 x 10-2 > 2,0 x 10-2, há possibilidade de corrosão no gasoduto
b) No frasco 2, que contém a mistura gasosa H2S (g) + H2O (g), a fração molar de H2S (g) é menor do que no frasco 1, que contém H2S (g) puro. Assim, a pressão parcial de H2S (g) no frasco 2, é menor do que no frasco 1.
Como d= 
, então a densidade do H2S(g) úmido é menor do que do H2S(g) seco.	
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