Adaptado de https://www.ecycle.com.br/metano/.
Determine a densidade do gás metano que ocupa o volume de , considerando que esse gás está a uma pressão de 5,0 atm e a uma temperatura de .
Dado:
a)
b)
c)
d)

Passo 1

Beleza, vamos por partes! A questão pede para a gente encontrar a densidade do gás metano (CH₄) que ocupa um volume de 0,075 m³, sob uma pressão de 5,0 atm e temperatura de 25,0°C. A matéria que vamos usar aqui é a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, temperatura e quantidade de gás. Para resolver, vamos precisar da constante dos gases ideais ®, das massas molares do carbono © e do hidrogênio (H), e das fórmulas relacionadas à densidade.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a Lei dos Gases Ideais, que é dada por:
Onde:
  • é a pressão
  • é o volume
  • é o número de mols
  • é a constante dos gases ideais
  • é a temperatura em Kelvin
Precisamos encontrar a densidade ( ), que é a massa por unidade de volume ( ). Para isso, vamos primeiro encontrar o número de mols ( ) do metano.

Passo 3

Vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, porque a fórmula da Lei dos Gases Ideais precisa da temperatura em Kelvin. A conversão é:
Então:

Passo 4

Agora, vamos rearranjar a equação da Lei dos Gases Ideais para resolver :
Substituindo os valores:
³ (pois 1 m³ = 1000 L)
Então:

Passo 5

Vamos calcular :

Passo 6

Agora que temos o número de mols, vamos calcular a massa do metano. A fórmula molecular do metano é CH₄. A massa molar do metano ( ) é a soma das massas molares do carbono e do hidrogênio:
Então, a massa ( ) é:

Passo 7

Agora, vamos calcular a densidade ( ) usando a fórmula:
Onde:
Então:

Resposta

A densidade do gás metano nas condições dadas é aproximadamente 3,2 g/L de CH₄. Portanto, a opção correta �� a letra b).

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Adaptado de
https://bjan-sba.org/article/.
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Dado: Constante universal dos gases
a)
b)
c)
d)
e)
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a)
b)
c)
d)
e)