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Química

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O francês Jacques Charles tornou-se conhecido na área de química pelos estudos com gases e pelas experiências com balonismo. Em agosto de 1783, Charles construiu um balão de seda, revestido por uma solução de borracha, sendo esse preenchido com gás hidrogênio. Esse gás foi obtido consumindo 558 kg de ferro puro e ácido sulfúrico em quantidade suficiente para oxidar todo esse metal, conforme a seguinte reação: H2SO4(aq) + Fe(s) → H2(g) + FeSO4(aq) O balão permaneceu no ar cerca de 45 minutos e percorreu 24 km durante esse período. Considerando que a pressão no interior do balão era igual à pressão atmosférica, ou seja, 1 atm; que a temperatura durante o período era de 25 ºC e que, nessas condições, o gás hidrogênio comporta-se como um gás ideal, qual foi o volume aproximado do balão, em litros? Dado: R = 0,0821 atm.L.mol–1.K–1

A) 2,24x102
B) 2,80x103
C) 3,70x104
D) 2,45x105
E) 5,55x105
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Questões para o Sucesso

há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para calcular o volume do gás hidrogênio produzido na reação, podemos usar a equação dos gases ideais: \[ PV = nRT \] Onde: - \( P \) = pressão (1 atm) - \( V \) = volume (em litros) - \( n \) = número de mols de gás - \( R \) = constante dos gases (0,0821 atm.L.mol⁻¹.K⁻¹) - \( T \) = temperatura em Kelvin (25 ºC = 298 K) Primeiro, precisamos calcular o número de mols de hidrogênio (\( n \)) produzido na reação. A reação balanceada é: \[ H_2SO_4(aq) + Fe(s) \rightarrow H_2(g) + FeSO_4(aq) \] A partir da equação, vemos que 1 mol de \( H_2SO_4 \) produz 1 mol de \( H_2 \). Para saber quantos mols de \( H_2 \) são produzidos, precisamos saber quantos mols de \( H_2SO_4 \) são gerados a partir de 558 kg de ferro. A massa molar do ferro (Fe) é aproximadamente 55,85 g/mol. Portanto, a quantidade de mols de ferro é: \[ n_{Fe} = \frac{558000 \text{ g}}{55,85 \text{ g/mol}} \approx 9999,64 \text{ mol} \] Como a relação é 1:1, temos aproximadamente 9999,64 mol de \( H_2 \) também. Agora, substituímos os valores na equação dos gases ideais para encontrar o volume: \[ V = \frac{nRT}{P} \] Substituindo os valores: \[ V = \frac{9999,64 \text{ mol} \times 0,0821 \text{ atm.L.mol}^{-1}.\text{K}^{-1} \times 298 \text{ K}}{1 \text{ atm}} \] Calculando: \[ V \approx \frac{9999,64 \times 0,0821 \times 298}{1} \approx 245000 \text{ L} \] Portanto, o volume aproximado do balão é: D) 2,45x10^5.

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