A pressão total de uma mistura de oxigênio ( ) e nitrogênio ( ) é . Um material adsorvente foi utilizado para remoção seletiva do gás nitrogênio, de forma que apenas oxigênio puro restasse no mesmo recipiente. Quando nas mesmas condições de temperatura e volume da mistura original, esse gás oxigênio exerceu uma pressão de 0,80 atm sobre o recipiente. Considerando o comportamento ideal dos gases nas condições avaliadas, responda:
a) Qual é a composição original da mistura expressa em fração molar de cada gás?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre mistura de gases usando conceitos de pressão parcial e fração molar. A gente vai precisar entender como os gases se comportam na mistura ideal e como calcular as frações molares a partir das pressões dadas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em uma mistura de gases ideais, a pressão total é a soma das pressões parciais de cada gás. Isso é conhecido como a Lei de Dalton das Pressões Parciais:
No nosso caso, a pressão total é de 2,00 atm antes da remoção do nitrogênio.

Passo 3

Depois que removemos o nitrogênio, só resta o oxigênio no recipiente, e a pressão exercida por ele é de 0,80 atm. Isso significa que a pressão parcial do oxigênio na mistura original era de 0,80 atm.

Passo 4

Agora, podemos calcular a pressão parcial do nitrogênio antes da remoção. Usando a Lei de Dalton:

Passo 5

Com as pressões parciais conhecidas, podemos determinar as frações molares de cada gás. A fração molar de um gás é a raz��o entre a pressão parcial desse gás e a pressão total da mistura:

Resposta

A composição original da mistura é de 40 % de oxigênio ( ) e 60 % de nitrogênio ( ) em fração molar.

Exercícios relacionados

Um cilindro de gás sem rótulo foi encontrado em um laboratório. Numa tentativa de identificar qual era o gás, um jovem físico-químico fez um experimento para determinar a massa molar deste gás. Para isso, mediu a pressão que o gás exercia quando confinado em um balão de , à temperatura constante de . Adicionando uma massa de gás no interior do balão igual a 5,7890 g, a pressão medida foi de 0,5000 atm. Assumindo que o gás se comportava idealmente, o estudante determinou a massa molar do gás.
c) O valor da massa molar determinada no item acima seria diferente se a pressão do gás no experimento fosse diferente, mantendo o volume e a temperatura do gás fixos? Explique detalhadamente sua resposta, dizendo como o valor obtido seria alterado pela modificação da pressão, levando em consideração as características de compressibilidade do gás.
Considere os seguintes fenômenos envolvendo sistemas gasosos. Para cada caso, enuncie a principal lei empírica associada ao fenômeno observado.
i) Um balão cheio de gás murcha quando colocado dentro do congelador:
Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou . Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
a) Classifique as fronteiras do sistema sob estudo. Justifique sua resposta.
Três máquinas térmicas recebem 600 kJ de energia na forma de calor por ciclo de operação de uma fonte quente a . As máquinas rejeitam, por ciclo, determinadas quantidades de energia na forma de calor para uma fonte fria a , sendo que a máquina A rejeita 450 kJ , a máquina , e a C, 120 kJ . Considerando que estas máquinas operam apenas com duas fontes térmicas, responda:
a) Teoricamente, qual a eficiência máxima prevista para as referidas máquinas? Demonstre.