O experimento abaixo foi realizado para determinação da massa molar do gás de um isqueiro (o gás foi coletado sobre água). Analise os resultados exibidos na Tabela 1 e responda às perguntas ao lado:
massa isqueiro
temperatura da
água
volume do gás
109,0
ml
massa isqueiro
após coleta
pressão vapor
23,76
torr
pressão
atmosférica
a) Qual ė o massa molecular do gás?
b) Sabendo que o gás é o pentano , qual foi o erro relativo, em porcentagem?
ela 1. Dados do experimento para determinação de massa molar de um gás
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo e quais conceitos vamos precisar para resolver. O exercício trata da determinação da massa molar de um gás coletado sobre água, utilizando dados de massa, volume, temperatura e pressão. Para isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, temperatura e número de mols de um gás. Além disso, precisamos considerar a pressão parcial do vapor d’água presente no experimento.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a massa do gás que foi coletado. Sabemos que a massa do isqueiro antes da coleta era de 17,00 g e, após a coleta, diminuiu para 16,58 g. A massa do gás é a diferença entre essas duas massas:
Passo 3
Agora, precisamos determinar a pressão exercida pelo gás coletado. A pressão atmosférica total é de 1,0 atm, mas parte dessa pressão é devido ao vapor d’água. A pressão parcial do vapor d’água a 25°C é de 23,76 torr. Primeiro, vamos converter a pressão atmosférica para torr, sabendo que:
Então, a pressão do gás seco é:
Convertendo de torr para atm:
Passo 4
Com a pressão do gás conhecida, vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar o número de mols do gás coletado. A fórmula da lei é:
Onde:
$ P $ é a pressão do gás (0,968 atm)
$ V $ é o volume do gás (109,0 ml = 0,109 L)
$ n $ é o número de mols
$ R $ é a constante dos gases ideais ()
$ T $ é a temperatura em Kelvin (25,0°C + 273,15 = 298,15 K)
Rearranjando para encontrar $ n $:
Calculando:
Passo 5
Agora, vamos calcular a massa molar ($ M $) do gás usando a relação entre massa, número de mols e massa molar:
Substituindo os valores:
Passo 6
Para a parte b), sabemos que o gás é o pentano ($ \mathrm{C}5\mathrm{H}{12} $), cuja massa molar teórica é calculada da seguinte forma: