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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 4.1 - Ex. 102

A reação de dimetil-hidrazina sólida, C H 3 2 N 2 H 2 , e tetróxido de dinitrogênio, N 2 O 4 , foi investigada para uso como combustível de foguete. A reação produz os gases dióxido de carbono ( C O 2 ) e nitrogênio ( N 2 ) , e vapor de água ( H 2 O ) , que são ejetados nos gases de exaustão. Em um experimento controlado, a dimetil-hidrazina sólida reagiu com excesso de tetróxido de dinitrogênio e os gases foram coletados em um balão fechado até atingir uma pressão de 2,50   a t m e uma temperatura de 400,0   K . Quais são as pressões parciais de C O 2 , N 2 e H 2 O ?

Passo 1

Escrevemos primeiro a equação química entre dimetil-hidrazina e tetróxido de dinitrogênio pelo o que nos foi dado no enunciado da seguinte maneira:

C H 3 2 N 2 H 2 ( s ) + N 2 O 4 ( l ) → 2   C O 2 ( g ) + 3   N 2 ( g ) + 4   H 2 O ( g )

As relações estequiométricas da equação balanceada são as seguintes:

1   m o l   C H 3 2 N 2 H 2 = 2   m o l   C O 2

1   m o l   C H 3 2 N 2 H 2 = 4   m o l   H 2 O    

1   m o l   C H 3 2 N 2 H 2 = 3   m o l   N 2

Determine o total de mols de produtos.

T o t a l   d e   m o l s   n t o t a l = m o l s   d e   C O 2 + m o l s   d e   N 2 + m o l s   d e   H 2 O

n t o t a l = 2   m o l s + 3   m o l s + 4   m o l s

n t o t a l = 9   m o l s

Passo 2

A fração molar de qualquer substância em uma mistura, é a razão entre o número de mols da substância e o número total de mols.

F r a ç ã o   m o l a r   ( y ) = n s u b s t â n c i a n t o t a l

Determinamos agora a fração molar dos produtos.

y C O 2   = n C O 2 n t o t a l = 2   m o l 9   m o l = 0,222

y N 2   = n N 2 n t o t a l = 3   m o l 9   m o l = 0,333

y H 2 O   = n H 2 O n t o t a l = 4   m o l 9   m o l = 0,444

Passo 3

A pressão parcial de qualquer substância é o produto da fração molar da substância e da pressão total.

P r e s s ã o   p a r c i a l   P s u b s t â n c i a = f r a ç ã o   m o l a r y s u b s t â n c i a × p r e s s ã o   t o t a l   ( P )

Determine as pressões parciais dos produtos.

P C O 2 = y C O 2 × P = 0,222 × 2,50   a t m = 0,556   a t m

P N 2 = y N 2 × P = 0,333 × 2,50   a t m = 0 , 832   a t m

P H 2 O = y H 2 O × P = 0,444 × 2,50   a t m = 1,11   a t m

Assim, a pressão parcial do  C O 2 é 0,556   a t m , a pressão parcial do N 2 é 0,832   a t m e a pressão parcial do H 2 O é 1,11   a t m .

Resposta

P C O 2 = 0,556   a t m

P N 2 = 0,832   a t m

P H 2 O = 1,11   a t m

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