Uma mistura de gases oxigênio e nitrogênio foi armazenada em um container de ferro de 3,7 L à pressão atmosférica e em temperatura constante. Após todo o oxigênio ter reagido com as paredes de ferro do container formando óxido de ferro sólido, de volume desprezível, a pressão foi mantida a 450 torr. Determine o volume final de nitrogênio e as pressões parciais iniciais e finais do nitrogênio e do oxigênio.
(R: V final N 2=3,7 L ; P parcial inicial N 2=450 torr; P parcial final N 2=450 torr; P parcial inicial O 2=310 torr; P parcial final O 2=0 torr).

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma mistura de gases oxigênio (O₂) e nitrogênio (N₂) armazenada em um recipiente de ferro com volume de 3,7 litros. Inicialmente, a pressão total é pressão atmosférica, que geralmente é 760 torr. A temperatura permanece constante durante todo o processo.
Depois, todo o oxigênio reage com as paredes de ferro formando óxido de ferro sólido, ou seja, o O₂ sai da mistura gasosa. A pressão é mantida em 450 torr após essa reação. Precisamos descobrir:
  1. O volume final do nitrogênio.
  2. As pressões parciais iniciais e finais de N₂ e O₂.
Para resolver isso, vamos usar as leis dos gases, especialmente a Lei de Dalton das Pressões Parciais, que nos diz que a pressão total de uma mistura de gases é igual à soma das pressões parciais de cada gás.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar as pressões parciais iniciais de cada gás na mistura.
Sabemos que a pressão total inicial é 760 torr. Além disso, após a reação, a pressão de nitrogênio é 450 torr. Isso significa que, inicialmente, a pressão do oxigênio era a diferença entre a pressão total e a pressão do nitrogênio.
Pinicial O2 = Ptotal inicial - Pinicial N2
Substituindo os valores:
Pinicial O2 = 760, torr - 450, torr = 310, torr
Então, as pressões parciais iniciais são:
  • Nitrogênio (N₂): 450 torr
  • Oxigênio (O₂): 310 torr

Passo 3

Agora, vamos analisar a situação após a reação do oxigênio. O oxigênio reagiu completamente, formando óxido de ferro, o que significa que todo o O₂ foi removido da mistura gasosa.
Portanto, a pressão final do oxigênio é 0 torr.
Como o recipiente de ferro é rígido e não muda de volume (3,7 litros), e a temperatura é constante, a quantidade de nitrogênio permanece a mesma. Assim, a pressão parcial do nitrogênio não muda durante o processo.
Então, a pressão final do nitrogênio continua sendo 450 torr.

Passo 4

Quanto ao volume final do nitrogênio, como o recipiente não alterou seu volume e a quantidade de nitrogênio permaneceu a mesma, o volume do nitrogênio também permanece em 3,7 litros.

Resposta

  • Volume final de nitrogênio (N₂): 3,7 litros
  • Pressão parcial inicial do nitrogênio (N₂): 450 torr
  • Pressão parcial inicial do oxigênio (O₂): 310 torr
  • Pressão parcial final do nitrogênio (N₂): 450 torr
  • Pressão parcial final do oxigênio (O₂): 0 torr

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