O ácido nítrico, produzido industrialmente pelo processo Ostwald é bastante utilizado na produção de fertilizantes, reage com o cobre para dar o dióxido de nitrogênio
e cobre na forma de íons
). Supondo que
de cobre são consumidos na reação e que
é coletado a uma pressão de 0,97 atm e temperatura de
, calcule o volume de
produzido nessa reação de oxidação-redução:
Passo 1
Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo. A gente tem 6,80 g de cobre que reagem, e queremos saber qual o volume de dióxido de nitrogênio (
) é produzido nessa reação de oxidação-redução. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria (que lida com as quantidades das substâncias nas reações químicas) e a Lei dos Gases Ideais (que relaciona pressão, volume, temperatura e quantidade de gás).
Passo 2
Vamos começar calculando quantos mols de cobre (
) temos. Para isso, usamos a fórmula:
A massa do cobre é 6,80 g e a massa molar do cobre é aproximadamente 63,55 g/mol. Então:
Passo 3
Agora, observando a equação química balanceada:
Vemos que 1 mol de
produz 2 mols de
. Então, multiplicamos os mols de cobre por 2 para encontrar os mols de dióxido de nitrogênio:
Passo 4
Agora, vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar o volume de
produzido. A fórmula é:
Onde:
-
é a pressão (0,97 atm) -
é o volume que queremos encontrar -
é o número de mols (0,214 mol) -
é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K) -
é a temperatura em Kelvin. Como a temperatura está em Celsius (45°C), vamos converter para Kelvin:
Agora, isolando
:
Resposta
O volume de
produzido nessa reação é de aproximadamente
.