A pressão de vapor da água a 25°C é de 0,03126 atm. Se introduzir 0,360 g de H20 em um recipiente vazio de V = 10,0 L a 25°C, estabeleça que fase s...

Com base nos dados fornecidos, podemos calcular a quantidade de água que se encontra em equilíbrio entre as fases líquida e gasosa. Primeiramente, é necessário calcular a pressão parcial de vapor da água no recipiente. Para isso, podemos utilizar a Lei de Raoult: Págua = Xágua * P°água Onde: - Págua é a pressão parcial de vapor da água no recipiente - Xágua é a fração molar da água no recipiente - P°água é a pressão de vapor da água a 25°C (0,03126 atm) Assumindo que a água é o único componente volátil no recipiente, temos: Xágua = nágua / ntotal Onde: - nágua é a quantidade de matéria de água no recipiente - ntotal é a quantidade total de matéria no recipiente Podemos calcular nágua a partir da massa de água introduzida no recipiente: nágua = mágua / MMágua Onde: - mágua é a massa de água introduzida no recipiente (0,360 g) - MMágua é a massa molar da água (18,015 g/mol) nágua = 0,360 g / 18,015 g/mol = 0,01998 mol Para calcular ntotal, podemos utilizar a equação dos gases ideais: PV = ntotal * RT Onde: - P é a pressão total no recipiente (desprezando a pressão do ar) - V é o volume do recipiente (10,0 L) - ntotal é a quantidade total de matéria no recipiente - R é a constante dos gases ideais (0,08206 L atm / mol K) - T é a temperatura do recipiente (25°C = 298 K) ntotal = PV / RT ntotal = (0,0 atm) * (10,0 L) / (0,08206 L atm / mol K) * (298 K) = 0 mol Portanto, a fração molar da água no recipiente é: Xágua = nágua / ntotal = (0,01998 mol) / (0 mol) = indefinido Isso significa que a água está em equilíbrio entre as fases líquida e gasosa, ou seja, está presente em ambas as fases. Para calcular a quantidade de água em cada fase, podemos utilizar a equação de Clapeyron: ln(P2/P1) = ΔHvap / R * (1/T1 - 1/T2) Onde: - P1 é a pressão de vapor da água a 25°C (0,03126 atm) - P2 é a pressão parcial de vapor da água no recipiente - ΔHvap é o calor de vaporização da água (40,7 kJ/mol) - R é a constante dos gases ideais (8,314 J/mol K) - T1 é a temperatura de referência (25°C = 298 K) - T2 é a temperatura do recipiente (25°C = 298 K) Resolvendo para P2, temos: P2 = P1 * exp[ΔHvap / R * (1/T1 - 1/T2)] P2 = 0,03126 atm * exp[(40,7 kJ/mol) / (8,314 J/mol K) * (1/298 K - 1/298 K)] P2 = 0,03126 atm Portanto, a quantidade de água em cada fase é: - Fase gasosa: nágua,gas = Págua * V / RT = (0,03126 atm) * (10,0 L) / (0,08206 L atm / mol K) * (298 K) = 0,000230 mol = 0,230 g - Fase líquida: nágua,liq = nágua - nágua,gas = 0,01998 mol - 0,000230 mol = 0,01975 mol = 0,130 g Assim, a quantidade de água em equilíbrio entre as fases líquida e gasosa é de 0,230 g na fase gasosa e 0,130 g na fase líquida.