Uma mistura de
de
e
de
é introduzida em um recipiente de 15,0 litros com um pequeno vazamento de furo de alfinete a
.
Após um período de tempo, podemos afirmar que:
a) as pressões parciais dos dois gases permanecem iguais.
b) a pressão parcial de
excede a de
no recipiente.
c) a pressão parcial de
excede a de
no recipiente.
d) as pressões parciais de ambos os gases aumentam acima de seus valores iniciais.
e) a pressão parcial de
no recipiente aumenta acima do valor inicial.
Após um período de tempo, podemos afirmar que:
a) as pressões parciais dos dois gases permanecem iguais.
b) a pressão parcial de
c) a pressão parcial de
d) as pressões parciais de ambos os gases aumentam acima de seus valores iniciais.
e) a pressão parcial de
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre uma mistura de gases, especificamente 0,50 mol de
e 0,50 mol de
, que são colocados num recipiente de 15,0 litros com um vazamento bem pequenininho a
. O conteúdo que vamos usar aqui é a teoria dos gases e a lei de Graham sobre a taxa de effusão. Precisamos entender como a pressão parcial de cada gás vai se comportar após algum tempo com o vazamento acontecendo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a pressão parcial de cada gás em uma mistura é dada pela fórmula:
onde:
-
é a pressão parcial do gás , -
é o número de mols do gás , -
é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K), -
é a temperatura em Kelvin, -
é o volume do recipiente.
Passo 3
Agora, como há um vazamento, os gases vão sair do recipiente. A lei de Graham nos diz que a taxa de effusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar:
Onde
é a massa molar do gás. Isso significa que gases com menor massa molar effusam mais rápido.
Passo 4
Vamos calcular as massas molares:
- Para
, , - Para
, .
Como
, a taxa de effusão de
é maior que a de
. Ou seja, o hidrogênio está saindo mais rápido do que o nitrogênio.
Passo 5
Com o tempo, como
está saindo mais rápido, a quantidade de
no recipiente diminui mais rapidamente do que a de
. Isso faz com que a pressão parcial de
diminua, enquanto a de
permanece ou até aumenta em relação a
.
Passo 6
Portanto, após um período de tempo com o vazamento acontecendo, a pressão parcial de
excede a de
no recipiente.
Resposta
A opção b) a pressão parcial de
excede a de
no recipiente está correta.