Calcule a pressão em atm, exercida por 1,0 mol de H2 S, comportando-se como (a) um gás perfeito, (b) um gás de van der Waals quando esta confinado nas seguintes condições: (i) a 500 K em 150 cm^3; (ii) a 273,15 K em 22,414 dm^3.

Passo 1

Oi! Vamos resolver esse exercício juntos. A gente precisa calcular a pressão exercida por 1,0 mol de H2S em duas situações: primeiro, tratando o gás como um gás perfeito, e depois usando a equação de van der Waals para considerar as interações entre as moléculas. Vamos usar as leis dos gases e algumas fórmulas específicas para chegar na resposta.

Passo 2

Parte (a): Gás Perfeito
Para um gás perfeito, usamos a Lei dos Gases Ideais, que é dada por:
PV = nRT
Onde:
  • é a pressão,
  • é o volume,
  • é a quantidade de mols,
  • é a constante dos gases ideais ( ),
  • é a temperatura em Kelvin.
Vamos calcular a pressão para cada condição dada.

Passo 3

Condição (i): 500 K em 150 cm³
Primeiro, precisamos converter o volume de centímetros cúbicos para litros, pois a constante 150 cm^3 = 0,150 L está em litros:
P = nRTV = 1,0 times 0,0821 times 5000,150 = 41,050,150 approx 273,67 atm
Agora, aplicamos a fórmula:

Passo 4

Condição (ii): 273,15 K em 22,414 dm³
Primeiro, convertemos decímetros cúbicos para litros (1 dm³ = 1 L):
22,414 dm^3 = 22,414 L
Aplicando a fórmula:
P = 1,0 times 0,0821 times 273,1522,414 = 22,414 times 0,082122,414 = 0,0821 times 273,15 / 22,414
Calculando:
P approx 22,41422,414 approx 1,00 atm

Passo 5

Parte (b): Gás de van der Waals
A equação de van der Waals é uma correção da lei dos gases ideais que leva em conta o volume das moléculas e as forças de atração entre elas. A fórmula é:
( P + a n^2V^2 ) (V - n b) = n R T
Onde:
  • H2S e são constantes específicas para cada gás. Para a , os valores são aproximadamente e .
Vamos resolver para cada condição.

Passo 6

Condição (i): 500 K em 150 cm³
Convertendo o volume:
V = 0,150 L
Substituindo na equação de van der Waals:
( P + 0,289 times 1^20,150^2 ) (0,150 - 1 times 0,0562) = 1 times 0,0821 times 500
Calculando as partes:
P + 0,2890,0225 = P + 12,84
V - n b = 0,150 - 0,0562 = 0,0938 L
nRT = 0,0821 times 500 = 41,05
Agora, temos:
(P + 12,84) times 0,0938 = 41,05
P + 12,84 = 41,050,0938 approx 437,8
P = 437,8 - 12,84 approx 424,96 atm

Passo 7

Condição (ii): 273,15 K em 22,414 dm³
Convertendo o volume:
V = 22,414 L
Substituindo na equação de van der Waals:
( P + 0,289 times 1^222,414^2 ) (22,414 - 1 times 0,0562) = 1 times 0,0821 times 273,15
Calculando as partes:
P + 0,289503,29 approx P + 0,000574 approx P
V - n b = 22,414 - 0,0562 = 22,3578 L
nRT = 0,0821 times 273,15 approx 22,414
Agora, temos:
P times 22,3578 approx 22,414
P approx 22,41422,3578 approx 1,002 atm

Resposta

(a) Pressão como gás perfeito:
  • Condição (i):
  • Condição (ii):
(b) Pressão usando a equação de van der Waals:
  • Condição (i):
  • Condição (ii):

Exercícios relacionados

Considere uma mistura gasosa de 1 g de N2 e 1 g de O2 em um recipiente de 2 litros 27 ^circ C. Calcular a pressão parcial de cada gás, a pressão total e a composição da mistura em percentagem molar.
Faça o balanceamento das equações de neutralização a seguir:
c) H2 SO4( aq )+LiOH(aq)
Para o C2 H6 a 25^circ C, B=-186 cm^3 / mol e C=1,06 times 10^4 cm^6 / mol^2. Use a equação do virial para calcular a pressão de 28,8 g de C2 H6 (g) em um recipiente de 999 cm^3 a 25^circ C. Compare com o resultado para gás ideal.
A temperatura crítica do etano é 32,3^circ C e a pressão crítica é 48,2 atm. Calcule o volume crítico usando: a) A equação do gás ideal; b) A equação de van der Waals, sendo que para um gás de van der Waals pc Vm / RTc=3 / 8, c) Compare os resultados com o valor experimental, 0,139 l / mol