Exercícios Resolvidos de Estequiometria dos Gases

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Enunciado

Um balão de volume 5L foi evacuado e 43,78g de tetróxido de dinitrogênio ( N 2 O 4 ) foram admitidos. Em - 196 o C , este composto é um sólido incolor. A amostra foi aquecida até 25 o C e, no processo, N 2 O 4 se vaporiza e se dissocia parcialmente para formar o gás N O 2 . A pressão cresce lentamente e se estabiliza em 2,96 atm.

a) Escreva uma equação para a reação.

b) Se o gás que está no frasco em 25 o C fosse exclusivamente N 2 O 4 , qual seria a pressão?

c) Se todo o gás que está no frasco fosse N O 2 , qual seria a pressão?

d) Quais são as frações molares de N 2 O 4 e N O 2 quando a pressão se estabiliza em 2,96 atm?

Passo 1

a) N 2 O 4   ( s ) → ∆ 2   N O 2 ( g )

Passo 2

b) Como temos 43,78g de N 2 O 4 , que tem uma massa molar de 92g:

n N 2 O 4 = 43,78 g 92 g = 0,476   m o l

p V = n R T

p × 5   L = 0,476   m o l × 0,082 a t m . L m o l . K × 298 K

p = 2,326   a t m

Passo 3

c) Se a dissociação for completa, obteremos 0,952   m o l s   d e   N O 2 (já que a proporção é 1:2 entre N 2 O 4   e   N O 2 .

p V = n R T

p × 5   L = 0 , 952   m o l × 0,082 a t m . L m o l . K × 298 K

p = 4,652   a t m

Passo 4

d) Quando a pressão se estabiliza em 2,96 atm, temos um número total de mols gasosos que pode ser calculado por:

p V = n R T

2,96   a t m × 5   L = n t o t a l × 0,082 a t m . L m o l . K × 298 K

n t o t a l = 0,605   m o l s

Se começamos com 0,476 mols de N 2 O 4 , e temos um n t o t a l de 0,605 mols no final...

  N 2 O 4   ( g ) → 2   N O 2 ( g )

n o   i n í c i o :     0,476   m o l s

                                                                      a p ó s   a   r e a ç ã o : 0,476 - x                         2 x  

Onde x é a quantidade de N 2 O 4 que dissociou!

n t o t a l = 0,476 - x + 2 x = 0,605   m o l s

x = 0,13   m o l s

Isso quer dizer que, na reação, foi formado 0,26 mols de N O 2 e 0,12 mols de N 2 O 4 dissociaram.

No final, então, vamos ter 0,476   –   0,13 = 0,346   m o l   d e   N 2 O 4 e 0,26   m o l s   d e   N O 2 .

As frações molares vão ser:

x N 2 O 4 = 0,346   m o l s 0,605   m o l s = 0,57

x N O 2 = 0,26   m o l s 0,605   m o l s = 0,43

Resposta

a) N 2 O 4   ( s ) → ∆ 2   N O 2 ( g )

b) 2,326 atm

c) 4,652 atm

d)

x N 2 O 4 = 0,57

x N O 2 = 0,43

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