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 (NO2) e cobre na forma de íons (Cu^2+ ). Supondo que 6,80 g de cobre são consumidos na reação e que NO2 é coletado a uma pressão de 0,97 atm e temperatura de 45^circ C, calcule o volume de NO2 produzido nessa reação de oxidação-redução:
Cu(s)+4 H^+ (qq)+2 NO3( (aq) longrightarrow 2 NO2(g)+Cu^2+ (a q)+2 H2 O(l)

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 ( NO2) 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 ( Cu) temos. Para isso, usamos a fórmula:
Número de mols = MassaMassa molar ú
A massa do cobre é 6,80 g e a massa molar do cobre é aproximadamente 63,55 g/mol. Então:
Mols de Cu = 6,80 , g63,55 , g/mol approx 0,107 , mol

Passo 3

Agora, observando a equação química balanceada:
Cu(s) + 4 H^+(aq) + 2 NO3(aq) longrightarrow 2 NO2(g) + Cu^2+(aq) + 2 H2 O(l)
Vemos que 1 mol de Cu produz 2 mols de NO2. Então, multiplicamos os mols de cobre por 2 para encontrar os mols de dióxido de nitrogênio:
Mols de NO2 = 0,107 , mol times 2 = 0,214 , mol

Passo 4

Agora, vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar o volume de NO2 produzido. A fórmula é:
PV = nRT
Onde:
  • P é a pressão (0,97 atm)
  • V é o volume que queremos encontrar
  • n é o número de mols (0,214 mol)
  • R é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K)
  • T é a temperatura em Kelvin. Como a temperatura está em Celsius (45°C), vamos converter para Kelvin:
T = 45 + 273,15 = 318,15 , K
Agora, isolando V:
V = nRTP = 0,214 , mol times 0,0821 , L·atm/mol·K times 318,15 , K0,97 , atm approx 5,70 , L

Resposta

O volume de NO2 produzido nessa reação é de aproximadamente 5,70 , litros.

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