A composição, em volume, de uma mistura de gases é: 30 % de N2, 50 % de CO, 15 % de H2 e 5 % de O2. Calcular a percentagem, em peso, de cada gás em 1 mol na mistura.

Passo 1

Então, a gente tem uma mistura de gases com as seguintes porcentagens em volume: 30% de N2, 50% de CO, 15% de H2 e 5% de O2. O que a gente precisa fazer é descobrir qual a porcentagem em peso de cada gás quando consideramos 1 mol dessa mistura. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre composição de misturas gasosas, molaridade e como converter frações de volume em frações de massa usando as massas molares dos gases.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em uma mistura gasosa, as porcentagens em volume correspondem às frações molares dos gases. Isso significa que se a mistura tem 30% de N2, então em 1 mol da mistura, temos 0,30 mol de N2. O mesmo vale para os outros gases: 0,50 mol de CO, 0,15 mol de H2 e 0,05 mol de O2.

Passo 3

Agora, precisamos saber a massa de cada gás presente em 1 mol da mistura. Para isso, vamos usar a massa molar de cada gás:
  • N2: cada átomo de nitrogênio tem uma massa molar de aproximadamente 14 g/mol, então N2 tem 28 g/mol.
  • CO: carbono tem 12 g/mol e oxigênio tem 16 g/mol, totalizando 28 g/mol.
  • H2: cada átomo de hidrogênio tem 1 g/mol, então H2 tem 2 g/mol.
  • O2: cada átomo de oxigênio tem 16 g/mol, então O2 tem 32 g/mol.

Passo 4

Vamos calcular a massa de cada gás na mistura:
  • Massa de N2: 0,30 , mol times 28 , g/mol = 8,4 , g
  • Massa de CO: 0,50 , mol times 28 , g/mol = 14,0 , g
  • Massa de H2: 0,15 , mol times 2 , g/mol = 0,3 , g
  • Massa de O2: 0,05 , mol times 32 , g/mol = 1,6 , g

Passo 5

Agora, vamos somar todas essas massas para encontrar a massa total da mistura:
8,4 , g + 14,0 , g + 0,3 , g + 1,6 , g = 24,3 , g

Passo 6

Por último, para encontrar a porcentagem em peso de cada gás, dividimos a massa de cada gás pela massa total da mistura e multiplicamos por 100:
  • Porcentagem de N2:
( 8,424,3 ) times 100 approx 34,57%
  • Porcentagem de CO:
( 14,024,3 ) times 100 approx 57,60%
  • Porcentagem de H2:
( 0,324,3 ) times 100 approx 1,23%
  • Porcentagem de O2:
( 1,624,3 ) times 100 approx 6,58%

Resposta

Em 1 mol da mistura, as porcentagens em peso de cada gás são aproximadamente:
  • N2: 34,57%
  • CO: 57,60%
  • H2: 1,23%
  • O2: 6,58%

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