Uma mistura de He e Ne em um recipiente de
pesa
e se encontra a
e 748 torr. Calcule a massa e fração molar de He.
Passo 1
Então, a gente tem uma mistura de hélio (He) e néon (Ne) num recipiente de
. Essa mistura pesa
e está a uma temperatura de
e uma pressão de 748 torr. A gente precisa descobrir qual é a massa de He nessa mistura e qual é a fração molar do He.
Para resolver isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais e conceitos de fração molar. Isso vai envolver cálculos de moles e massas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a Lei dos Gases Ideais, que diz:
Onde:
-
é a pressão -
é o volume -
é o número de moles -
é a constante dos gases -
é a temperatura em Kelvin
Vamos precisar rearranjar essa fórmula para encontrar o número total de moles na mistura.
Passo 3
Vamos converter todas as unidades para o sistema internacional.
-
Volume:
(já que ) -
Temperatura:
(somando 273,15) -
Pressão: 748 torr. Sabemos que
, então:
Passo 4
Agora, vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar o número total de moles (
):
Onde a constante
.
Substituindo os valores:
Então, o número total de moles na mistura é aproximadamente
.
Passo 5
Agora, vamos chamar:
-
= número de moles de He -
= número de moles de Ne
Sabemos que:
Também, sabemos que a massa total da mistura é:
Onde:
As massas molares são:
Passo 6
Vamos expressar todas as variáveis em termos de
:
Como
, então:
Simplificando:
Passo 7
Agora que temos
, podemos encontrar a massa de He:
Passo 8
Para achar a fração molar do He (
), usamos:
Ou seja, a fração molar de He é aproximadamente 61,9%.
Resposta
A massa de hélio na mistura é
e a fração molar de hélio é aproximadamente
.