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9.11: Exercícios

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    9.1 Pressão do gás

    1.

    Por que facas afiadas são mais eficazes do que facas sem brilho? (Dica: pense na definição de pressão.)

    2.

    Por que algumas pontes pequenas têm limites de peso que dependem de quantas rodas ou eixos o veículo de travessia tem?

    3.

    Por que você deveria rolar ou engatinhar de barriga em vez de caminhar por um lago bem congelado?

    4.

    Uma pressão barométrica típica em Redding, Califórnia, é de cerca de 750 mm Hg. Calcule essa pressão em atm e kPa.

    5.

    Uma pressão barométrica típica em Denver, Colorado, é de 615 mm Hg. O que é essa pressão em atmosferas e quilopascais?

    6.

    Uma pressão barométrica típica em Kansas City é de 740 torr. O que é essa pressão nas atmosferas, em milímetros de mercúrio e em quilopascais?

    7.

    Os medidores de pressão de pneus canadenses são marcados em unidades de quilopascais. Qual leitura nesse medidor corresponde a 32 psi?

    8.

    Durante os pousos dos Viking em Marte, a pressão atmosférica foi determinada em média em torno de 6,50 milibares (1 bar = 0,987 atm). Qual é essa pressão em torr e kPa?

    9.

    A pressão da atmosfera na superfície do planeta Vênus é de cerca de 88,8 atm. Compare essa pressão em psi com a pressão normal na Terra ao nível do mar em psi.

    10.

    Um catálogo de laboratório médico descreve a pressão em um cilindro de gás como 14,82 MPa. Qual é a pressão desse gás nas atmosferas e no torr?

    11.

    Considere esse cenário e responda às seguintes perguntas: Em um dia de meados de agosto no nordeste dos Estados Unidos, as seguintes informações foram publicadas no jornal local: pressão atmosférica ao nível do mar 29,97 pol. Hg, 1013,9 mbar.

    (a) Qual foi a pressão em kPa?

    (b) A pressão perto do litoral no nordeste dos Estados Unidos geralmente é relatada perto de 30,0 pol. Abraço. Durante um furacão, a pressão pode cair para cerca de 28,0 pol. Abraço. Calcule a queda na pressão em torr.

    12.

    Por que é necessário usar um líquido não volátil em um barômetro ou manômetro?

    13.

    A pressão de uma amostra de gás é medida ao nível do mar com um manômetro de extremidade fechada. O líquido no manômetro é mercúrio. Determine a pressão do gás em:

    (a) torr

    (b) Pa

    (c) barra

    Um diagrama de um manômetro de extremidade fechada é mostrado. No canto superior esquerdo está um recipiente esférico rotulado como “gás”. Este recipiente é conectado por uma válvula a um tubo em forma de U que é rotulado como “extremidade fechada” na extremidade superior direita. O recipiente e uma parte do tubo a seguir são sombreados de rosa. A parte inferior do tubo em forma de U é cinza sombreada, com a altura da região cinza sendo maior no lado direito do que no esquerdo. A diferença de altura de 26,4 cm é indicada com segmentos de linha horizontal e setas.
    14.

    A pressão de uma amostra de gás é medida com um manômetro de extremidade aberta, parcialmente mostrado à direita. O líquido no manômetro é mercúrio. Supondo que a pressão atmosférica seja de 29,92 pol. Hg, determine a pressão do gás em:

    (a) torr

    (b) Pa

    (c) barra

    Um diagrama de um manômetro de extremidade aberta é mostrado. No canto superior esquerdo está um recipiente esférico rotulado como “gás”. Este recipiente é conectado por uma válvula a um tubo em forma de U que é rotulado como “extremidade aberta” na extremidade superior direita. O recipiente e uma parte do tubo a seguir são sombreados de rosa. A parte inferior do tubo em forma de U é cinza sombreada, com a altura da região cinza sendo maior no lado esquerdo do que no direito. A diferença de altura de 6,00 i n é indicada com segmentos de linha horizontal e setas.
    15.

    A pressão de uma amostra de gás é medida ao nível do mar com um manômetro de mercúrio de extremidade aberta. Supondo que a pressão atmosférica seja 760,0 mm Hg, determine a pressão do gás em:

    (a) mm Hg

    (b) caixa eletrônico

    (c) kPa

    Um diagrama de um manômetro de extremidade aberta é mostrado. No canto superior esquerdo está um recipiente esférico rotulado como “gás”. Este recipiente é conectado por uma válvula a um tubo em forma de U que é rotulado como “extremidade aberta” na extremidade superior direita. O recipiente e uma parte do tubo a seguir são sombreados de rosa. A parte inferior do tubo em forma de U é cinza sombreada, com a altura da região cinza sendo maior no lado esquerdo do que no direito. A diferença de altura de 13,7 cm é indicada com segmentos de linha horizontal e setas.
    16.

    A pressão de uma amostra de gás é medida ao nível do mar com um manômetro de mercúrio de extremidade aberta. Supondo que a pressão atmosférica seja de 760 mm Hg, determine a pressão do gás em:

    (a) mm Hg

    (b) caixa eletrônico

    (c) kPa

    Um diagrama de um manômetro de extremidade aberta é mostrado. No canto superior esquerdo está um recipiente esférico rotulado como “gás”. Este recipiente é conectado por uma válvula a um tubo em forma de U que é rotulado como “extremidade aberta” na extremidade superior direita. O recipiente e uma parte do tubo a seguir são sombreados de rosa. A parte inferior do tubo em forma de U é cinza sombreada, com a altura da região cinza sendo maior no lado direito do que no esquerdo. A diferença de altura de 26,4 cm é indicada com segmentos de linha horizontal e setas.
    17.

    Como o uso de um líquido volátil afetaria a medição de um gás usando manômetros abertos versus manômetros de extremidade fechada?

    9.2 Relacionando pressão, volume, quantidade e temperatura: a lei do gás ideal

    18.

    Às vezes, deixar uma bicicleta ao sol em um dia quente pode causar uma explosão. Por quê?

    19.

    Explique como o volume das bolhas exauridas por um mergulhador (Figura 9.16) muda à medida que sobem à superfície, supondo que permaneçam intactas.

    20.

    Uma forma de afirmar a lei de Boyle é “Todas as outras coisas sendo iguais, a pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume”. (a) Qual é o significado do termo “inversamente proporcional”? (b) Quais são as “outras coisas” que devem ser iguais?

    21.

    Uma forma alternativa de afirmar a lei de Avogadro é “Todas as outras coisas sendo iguais, o número de moléculas em um gás é diretamente proporcional ao volume do gás”. (a) Qual é o significado do termo “diretamente proporcional”? (b) Quais são as “outras coisas” que devem ser iguais?

    22.

    Como o gráfico na Figura 9.12 mudaria se o número de moles de gás na amostra usada para determinar a curva fosse dobrado?

    23.

    Como o gráfico na Figura 9.13 mudaria se o número de moles de gás na amostra usada para determinar a curva fosse dobrado?

    24.

    Além dos dados encontrados na Figura 9.13, de que outras informações precisamos para encontrar a massa da amostra de ar usada para determinar o gráfico?

    25.

    Determine o volume de 1 mol de gás CH 4 a 150 K e 1 atm, usando a Figura 9.12.

    26.

    Determine a pressão do gás na seringa mostrada na Figura 9.13 quando seu volume é de 12,5 mL, usando:

    (a) o gráfico apropriado

    (b) Lei de Boyle

    27.

    Uma lata de spray é usada até ficar vazia, exceto pelo gás propulsor, que tem uma pressão de 1344 torr a 23 °C. Se a lata for lançada no fogo (T = 475 °C), qual será a pressão na lata quente?

    28.

    Qual é a temperatura de uma amostra de 11,2 L de monóxido de carbono, CO, a 74 torr se ela ocupar 13,3 L a 55° C e 74 torr?

    29.

    Um volume de 2,50 L de hidrogênio medido a —196 °C é aquecido a 100 °C. Calcule o volume do gás na temperatura mais alta, assumindo que não há alteração na pressão.

    30.

    Um balão inflado com três respirações de ar tem um volume de 1,7 L. Na mesma temperatura e pressão, qual é o volume do balão se mais cinco respirações do mesmo tamanho forem adicionadas ao balão?

    31.

    Um balão meteorológico contém 8,80 moles de hélio a uma pressão de 0,992 atm e uma temperatura de 25 °C ao nível do solo. Qual é o volume do balão nessas condições?

    Esta imagem mostra um balão branco que parece ter um cartão branco anexado. O balão está sendo segurado por uma pessoa em um ambiente externo.
    32.

    O volume de um airbag de automóvel era de 66,8 L quando inflado a 25 °C com 77,8 g de gás nitrogênio. Qual era a pressão na bolsa em kPa?

    33.

    Quantos moles de trifluoreto de boro gasoso, BF 3, estão contidos em uma lâmpada de 4.3410-L a 788,0 K se a pressão for 1.220 atm? Quantos gramas de BF 3?

    34.

    O iodo, I 2, é um sólido à temperatura ambiente, mas sublima (converte-se de sólido em gás) quando aquecido. Qual é a temperatura em uma lâmpada de 73,3 mL que contém 0,292 g de vapor I 2 a uma pressão de 0,462 atm?

    35.

    Quantos gramas de gás estão presentes em cada um dos seguintes casos?

    (a) 0,100 L de CO 2 a 307 torr e 26 °C

    (b) 8,75 L de C 2 H 4, a 378,3 kPa e 483 K

    (c) 221 mL de Ar a 0,23 torr e —54 °C

    36.

    Um balão de alta altitude é preenchido com 1,41××10 4 L de hidrogênio a uma temperatura de 21 °C e uma pressão de 745 torr. Qual é o volume do balão a uma altura de 20 km, onde a temperatura é de —48 °C e a pressão é de 63,1 torr?

    37.

    Um cilindro de oxigênio medicinal tem um volume de 35,4 L e contém O 2 a uma pressão de 151 atm e uma temperatura de 25° C. A que volume de O 2 isso corresponde em condições normais do corpo, ou seja, 1 atm e 37° C?

    38.

    Um grande tanque de mergulho (Figura 9.16) com um volume de 18 L é classificado para uma pressão de 220 bar. O tanque está cheio a 20 °C e contém ar suficiente para fornecer 1860 L de ar a um mergulhador a uma pressão de 2,37 atm (uma profundidade de 45 pés). O tanque estava cheio até a capacidade de 20 °C?

    39.

    Um cilindro de 20,0 L contendo 11,34 kg de butano, C 4 H 10, foi aberto para a atmosfera. Calcule a massa do gás restante no cilindro se ele fosse aberto e o gás escapasse até que a pressão no cilindro fosse igual à pressão atmosférica, 0,983 atm e uma temperatura de 27 °C.

    40.

    Enquanto descansa, o macho humano médio de 70 kg consome 14 L de O 2 puro por hora a 25 °C e 100 kPa. Quantas toupeiras de O 2 são consumidas por um homem de 70 kg enquanto descansa por 1,0 h?

    41.

    Para uma determinada quantidade de gás mostrando o comportamento ideal, desenhe gráficos rotulados de:

    (a) a variação de P com V

    (b) a variação de V com T

    (c) a variação de P com T

    (d) a variação de1P1Pcom V

    42.

    Um litro de gás metano, CH 4, no STP contém mais átomos de hidrogênio do que um litro de gás hidrogênio puro, H 2, no STP. Usando a lei de Avogadro como ponto de partida, explique o porquê.

    43.

    O efeito dos clorofluorcarbonetos (como CCl 2 F 2) na depleção da camada de ozônio é bem conhecido. O uso de substitutos, como CH 3 CH 2 F (g), para os clorofluorcarbonetos, corrigiu amplamente o problema. Calcule o volume ocupado por 10,0 g de cada um desses compostos no STP:

    (a) CCl 2 F (2 g)

    (b) CH 3 CH 2 F (g)

    44.

    Como 1 g do elemento radioativo rádio decai ao longo de 1 ano, ele produz 1,16××10 18 partículas alfa (núcleos de hélio). Cada partícula alfa se torna um átomo de gás hélio. Qual é a pressão em pascal do gás hélio produzido se ele ocupa um volume de 125 mL a uma temperatura de 25 °C?

    45.

    Um balão com um volume de 100,21 L a 21 °C e 0,981 atm é lançado e mal chega ao topo do Monte Crumpit, na Colúmbia Britânica. Se o volume final do balão for 144,53 L a uma temperatura de 5,24 °C, qual é a pressão sentida pelo balão ao limpar o Monte Crumpet?

    46.

    Se a temperatura de uma quantidade fixa de gás for dobrada em volume constante, o que acontece com a pressão?

    47.

    Se o volume de uma quantidade fixa de gás for triplicado em temperatura constante, o que acontece com a pressão?

    9.3 Estequiometria de substâncias gasosas, misturas e reações

    48.

    Qual é a densidade do gás do riso, monóxido de dinitrogênio, N 2 O, a uma temperatura de 325 K e uma pressão de 113,0 kPa?

    49.

    Calcule a densidade de Freon 12, CF 2 Cl 2, a 30,0 °C e 0,954 atm.

    50.

    Qual é mais denso na mesma temperatura e pressão, ar seco ou ar saturado com vapor de água? Explique.

    51.

    Um cilindro de O 2 (g) usado na respiração por pacientes com enfisema tem um volume de 3,00 L a uma pressão de 10,0 atm. Se a temperatura do cilindro for 28,0 °C, qual massa de oxigênio está no cilindro?

    52.

    Qual é a massa molar de um gás se 0,0494 g do gás ocupar um volume de 0,100 L a uma temperatura de 26° C e uma pressão de 307 torr?

    53.

    Qual é a massa molar de um gás se 0,281 g do gás ocupar um volume de 125 mL a uma temperatura de 126 °C e uma pressão de 777 torr?

    54.

    Como você pode mostrar experimentalmente que a fórmula molecular do propeno é C 3 H 6, não CH 2?

    55.

    A densidade de um determinado fluoreto gasoso de fósforo é de 3,93 g/L no STP. Calcule a massa molar desse flúor e determine sua fórmula molecular.

    56.

    Considere esta pergunta: Qual é a fórmula molecular de um composto que contém 39% C, 45% N e 16% H se 0,157 g do composto ocupar l25 mL com uma pressão de 99,5 kPa a 22 °C?

    (a) Descreva as etapas necessárias para responder à pergunta.

    (b) Responda à pergunta.

    57.

    Um cilindro de 36,0—L de um gás usado para calibração de analisadores de gases sanguíneos em laboratórios médicos contém 350 g de CO 2, 805 g O 2 e 4.880 g N 2. A 25 graus C, qual é a pressão no cilindro nas atmosferas?

    58.

    Um cilindro de uma mistura gasosa usado para calibração de analisadores de gasometria em laboratórios médicos contém 5,0% de CO 2, 12,0% de O 2 e o restante N 2 a uma pressão total de 146 atm. Qual é a pressão parcial de cada componente desse gás? (As porcentagens fornecidas indicam a porcentagem da pressão total devida a cada componente.)

    59.

    Uma amostra de gás isolada de petróleo não refinado contém 90,0% CH 4, 8,9% C 2 H 6 e 1,1% C 3 H 8 a uma pressão total de 307,2 kPa. Qual é a pressão parcial de cada componente desse gás? (As porcentagens fornecidas indicam a porcentagem da pressão total devida a cada componente.)

    60.

    Uma mistura de 0,200 g de H 2, 1,00 g de N 2 e 0,820 g de Ar é armazenada em um recipiente fechado no STP. Determine o volume do recipiente, assumindo que os gases exibem um comportamento ideal.

    61.

    A maioria das misturas de gás hidrogênio com gás oxigênio são explosivas. No entanto, uma mistura que contém menos de 3,0% O 2 não é. Se for adicionado O 2 suficiente a um cilindro de H 2 a 33,2 atm para elevar a pressão total a 34,5 atm, a mistura é explosiva?

    62.

    Um analisador comercial de vapor de mercúrio pode detectar, no ar, concentrações de átomos gasosos de Hg (que são venenosos) tão baixas quanto 2××10 −6 mg/L de ar. Nessa concentração, qual é a pressão parcial do mercúrio gasoso se a pressão atmosférica for de 733 torr a 26 °C?

    63.

    Uma amostra de monóxido de carbono foi coletada sobre a água a uma pressão total de 756 torr e uma temperatura de 18 °C. Qual é a pressão do monóxido de carbono? (Consulte a Tabela 9.2 para a pressão de vapor da água.)

    64.

    Em um experimento em um laboratório de química geral, um estudante coletou uma amostra de um gás sobre a água. O volume do gás foi de 265 mL a uma pressão de 753 torr e uma temperatura de 27 °C. A massa do gás foi de 0,472 g. Qual era a massa molar do gás?

    65.

    Joseph Priestley primeiro preparou oxigênio puro aquecendo o óxido mercúrico, HgO:
    2Vá(s)⟶2Hg(l)+O2(g)2Vá(s)⟶2Hg(l)+O2(g)

    (a) Descreva as etapas necessárias para responder à seguinte pergunta: Qual volume de O 2 a 23 °C e 0,975 atm é produzido pela decomposição de 5,36 g de HgO?

    (b) Responda à pergunta.

    66.

    Cavendish preparou hidrogênio em 1766 pelo novo método de passar vapor por um cano de arma em brasa:
    4H2O(g)+3Fe(s)⟶Fe3O4(s)+4H2(g)4H2O(g)+3Fe(s)⟶Fe3O4(s)+4H2(g)

    (a) Descreva as etapas necessárias para responder à seguinte pergunta: Qual volume de H 2 a uma pressão de 745 torr e uma temperatura de 20° C pode ser preparado a partir da reação de 15,O g de H 2 O?

    (b) Responda à pergunta.

    67.

    O clorofluorocarbono CCl 2 F 2 pode ser reciclado em um composto diferente por reação com hidrogênio para produzir CH 2 F 2 (g), um composto útil na fabricação de produtos químicos:
    CCl2F2(g)+4H2(g)⟶CH2F2(g)+2HCl(g)CCl2F2(g)+4H2(g)⟶CH2F2(g)+2HCl(g)

    (a) Descreva as etapas necessárias para responder à seguinte pergunta: Qual volume de hidrogênio a 225 atm e 35,5° C seria necessário para reagir com 1 tonelada (1.000)××10 (3 kg) de CCl 2 F 2?

    (b) Responda à pergunta.

    68.

    Os airbags de automóveis são inflados com gás nitrogênio, que é formado pela decomposição da azida de sódio sólida (NaN 3). O outro produto é metal sódico. Calcule o volume de gás nitrogênio a 27 °C e 756 torr formado pela decomposição de 125 g de azida de sódio.

    69.

    A cal, CaO, é produzida pelo aquecimento do carbonato de cálcio, CaCO 3; o dióxido de carbono é o outro produto.

    (a) Descreva as etapas necessárias para responder à seguinte pergunta: Qual volume de dióxido de carbono a 875 K e 0,966 atm é produzido pela decomposição de 1 tonelada (1.000××10 (3 kg) de carbonato de cálcio?

    (b) Responda à pergunta.

    70.

    Antes que as baterias pequenas estivessem disponíveis, lâmpadas de metal duro eram usadas para luzes de bicicleta. O gás acetileno, C 2 H 2 e o hidróxido de cálcio sólido foram formados pela reação do carboneto de cálcio, CaC 2, com a água. A ignição do gás acetileno forneceu a luz. Atualmente, as mesmas lâmpadas são usadas por alguns espeleólogos e o carboneto de cálcio é usado para produzir acetileno para canhões de carboneto.

    (a) Descreva as etapas necessárias para responder à seguinte pergunta: Qual volume de C 2 H 2 a 1,005 atm e 12,2° C é formado pela reação de 15,48 g de CaC 2 com água?

    (b) Responda à pergunta.

    71.

    Calcule o volume de oxigênio necessário para queimar 12,00 L de gás etano, C 2 H 6, para produzir dióxido de carbono e água, se os volumes de C 2 H 6 e O 2 forem medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão.

    72.

    Qual volume de O 2 no STP é necessário para oxidar 8,0 L de NO no STP para NO 2? Qual volume de NO 2 é produzido no STP?

    73.

    Considere as seguintes perguntas:

    (a) Qual é o volume total de CO 2 (g) e H 2 O (g) a 600 °C e 0,888 atm produzido pela combustão de 1,00 L de C 2 H 6 (g) medido no STP?

    (b) Qual é a pressão parcial de H 2 O nos gases do produto?

    74.

    O metanol, CH 3 OH, é produzido industrialmente pela seguinte reação:
    CO(g)+2H2(g)→catalisador de cobre 300 °C, 300 atmCH3OH(g)CO(g)+2H2(g)→catalisador de cobre 300 °C, 300 atmCH3OH(g)

    Supondo que os gases se comportem como gases ideais, determine a razão entre o volume total dos reagentes e o volume final.

    75.

    Qual volume de oxigênio a 423,0 K e pressão de 127,4 kPa é produzido pela decomposição de 129,7 g de BaO 2 em BaO e O 2?

    76.

    Uma amostra de 2,50 L de um gás incolor em STP decomposta para dar 2,50 L de N 2 e 1,25 L de O 2 no STP. O que é o gás incolor?

    77.

    O etanol, C 2 H 5 OH, é produzido industrialmente a partir do etileno, C 2 H 4, pela seguinte sequência de reações:
    3C2H4+2H2ENTÃO4⟶C2H5HSO4+(C2H5)2ENTÃO43C2H4+2H2ENTÃO4⟶C2H5HSO4+(C2H5)2ENTÃO4
     C2H5HSO4+(C2H5)2ENTÃO4+3H2O⟶3C2H5OH+2H2ENTÃO4C2H5HSO4+(C2H5)2ENTÃO4+3H2O⟶3C2H5OH+2H2ENTÃO4

    Qual volume de etileno no STP é necessário para produzir 1.000 toneladas métricas (1000 kg) de etanol se o rendimento geral do etanol for 90,1%?

    78.

    Uma molécula de hemoglobina se combinará com quatro moléculas de oxigênio. Se 1,0 g de hemoglobina se combina com 1,53 mL de oxigênio à temperatura corporal (37 °C) e uma pressão de 743 torr, qual é a massa molar da hemoglobina?

    79.

    Uma amostra de um composto de xenônio e flúor foi confinada em uma lâmpada com uma pressão de 18 torr. O hidrogênio foi adicionado à lâmpada até que a pressão fosse de 72 torr. A passagem de uma faísca elétrica pela mistura produziu Xe e HF. Depois que o HF foi removido por reação com KOH sólido, a pressão final do xenônio e do hidrogênio não reagido no bulbo foi de 36 torr. Qual é a fórmula empírica do fluoreto de xenônio na amostra original? (Nota: Os fluoretos de xenônio contêm apenas um átomo de xenônio por molécula.)

    80.

    Um método de análise de aminoácidos é o método van Slyke. Os grupos amino característicos (−NH 2) no material proteico podem reagir com o ácido nitroso, HNO 2, para formar o gás N 2. A partir do volume do gás, a quantidade de aminoácido pode ser determinada. Uma amostra de 0,0604 g de uma amostra biológica contendo glicina, CH 2 (NH 2) COOH, foi analisada pelo método van Slyke e produziu 3,70 mL de N 2 coletado sobre a água a uma pressão de 735 torr e 29 °C. Qual foi a porcentagem de glicina na amostra?
    CH2(NH2)CO2H+NÃO2⟶CH2(OH)CO2H+H2O+N2CH2(NH2)CO2H+NÃO2⟶CH2(OH)CO2H+H2O+N2

    9.4 Efusão e difusão de gases

    81.

    Um balão cheio de gás hélio leva 6 horas para esvaziar até 50% de seu volume original. Quanto tempo será necessário para que um balão idêntico cheio com o mesmo volume de gás hidrogênio (em vez de hélio) diminua seu volume em 50%?

    82.

    Explique por que o número de moléculas não é idêntico nas lâmpadas esquerda e direita mostradas na ilustração central da Figura 9.27.

    83.

    Começando com a definição de taxa de efusão e a descoberta de Graham relacionando taxa e massa molar, mostre como derivar a equação da lei de Graham, relacionando as taxas relativas de efusão de dois gases com suas massas moleculares.

    84.

    A água pesada, D 2 O (massa molar = 20,03 g mol —1), pode ser separada da água comum, H 2 O (massa molar = 18,01), como resultado da diferença nas taxas relativas de difusão das moléculas na fase gasosa. Calcule as taxas relativas de difusão de H 2 O e D 2 O.

    85.

    Qual dos seguintes gases se difunde mais lentamente do que o oxigênio? F 2, Ne, N 2 O, C 2 H 2, NÃO, Cl 2, H 2 S

    86.

    Durante a discussão sobre difusão gasosa para enriquecer urânio, foi alegado que 235 UF 6 se difunde 0,4% mais rápido do que 238 UF 6. Mostre o cálculo que suporta esse valor. A massa molar de 235 UF 6 = 235,043930 + 6××18,998403 = 349,034348 g/mol e a massa molar de 238 UF 6 = 238,050788 + 6××18,998403 = 352,041206 g/mol.

    87.

    Calcule a taxa relativa de difusão de 1 H 2 (massa molar 2,0 g/mol) em comparação com 2 H 2 (massa molar 4,0 g/mol) e a taxa relativa de difusão de O 2 (massa molar 32 g/mol) em comparação com O 3 (massa molar 48 g/mol).

    88.

    Um gás de identidade desconhecida se difunde a uma taxa de 83,3 mL/s em um aparelho de difusão no qual o dióxido de carbono se difunde à taxa de 102 mL/s. Calcule a massa molecular do gás desconhecido.

    89.

    Quando dois tampões de algodão, um umedecido com amônia e outro com ácido clorídrico, são inseridos simultaneamente nas extremidades opostas de um tubo de vidro com 87,0 cm de comprimento, um anel branco de NH 4 Cl se forma onde o NH 3 gasoso e o HCl gasoso entram em contato pela primeira vez. NH3(g)+HCl(g)⟶NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)⟶NH4Cl(s)Aproximadamente a que distância do tampão umedecido com amônia isso ocorre? (Dica: calcule as taxas de difusão do NH 3 e do HCl e descubra quanto mais rápido o NH 3 se difunde do que o HCl.)

    9.5 A Teoria Cinético-Molecular

    90.

    Usando os postulados da teoria molecular cinética, explique por que um gás preenche uniformemente um recipiente de qualquer formato.

    91.

    A velocidade de uma determinada molécula em um gás pode dobrar em temperatura constante? Explique sua resposta.

    92.

    Descreva o que acontece com a energia cinética média das moléculas de gás ideais quando as condições são alteradas da seguinte forma:

    (a) A pressão do gás é aumentada reduzindo o volume a temperatura constante.

    (b) A pressão do gás é aumentada aumentando a temperatura em volume constante.

    (c) A velocidade média das moléculas é aumentada por um fator de 2.

    93.

    A distribuição das velocidades moleculares em uma amostra de hélio é mostrada na Figura 9.34. Se a amostra for resfriada, a distribuição das velocidades será mais parecida com a de H 2 ou de H 2 O? Explique sua resposta.

    94.

    Qual é a razão entre a energia cinética média de uma molécula de SO 2 e a de uma molécula de O 2 em uma mistura de dois gases? Qual é a razão entre as velocidades quadradas médias, u rms, dos dois gases?

    95.

    Uma amostra de 1 L de CO inicialmente no STP é aquecida a 546 K e seu volume é aumentado para 2 L.

    (a) Que efeito essas mudanças têm no número de colisões das moléculas do gás por unidade de área da parede do recipiente?

    (b) Qual é o efeito na energia cinética média das moléculas?

    (c) Qual é o efeito na velocidade quadrada média das moléculas?

    96.

    A velocidade quadrada média da raiz das moléculas de H 2 a 25 °C é de cerca de 1,6 km/s. Qual é a velocidade quadrada média da raiz de uma molécula de N 2 a 25 °C?

    97.

    Responda às seguintes perguntas:

    (a) A pressão do gás no balão de ar quente mostrado na abertura deste capítulo é maior, menor ou igual à da atmosfera fora do balão?

    (b) A densidade do gás no balão de ar quente mostrado na abertura deste capítulo é maior, menor ou igual à da atmosfera fora do balão?

    (c) A uma pressão de 1 atm e uma temperatura de 20 °C, o ar seco tem uma densidade de 1,2256 g/L. Qual é a massa molar (média) do ar seco?

    (d) A temperatura média do gás em um balão de ar quente é 1,30××10 2 °F. Calcule sua densidade, assumindo que a massa molar é igual à do ar seco.

    (e) A capacidade de elevação de um balão de ar quente é igual à diferença entre a massa do ar frio deslocado pelo balão e a massa do gás no balão. Qual é a diferença na massa de 1,00 L do ar frio na parte (c) e do ar quente na parte (d)?

    (f) Um balão médio tem um diâmetro de 60 pés e um volume de 1,1××10 5 pés 3. Qual é o poder de elevação desse balão? Se o peso do balão e seu equipamento for de 500 libras, qual é sua capacidade para transportar passageiros e cargas?

    (g) Um balão carrega 40,0 galões de propano líquido (densidade 0,5005 g/L). Qual volume de gás CO 2 e H 2 O é produzido pela combustão desse propano?

    (h) Um voo de balão pode durar cerca de 90 minutos. Se todo o combustível for queimado durante esse período, qual é a taxa aproximada de perda de calor (em kJ/min) do ar quente na bolsa durante o voo?

    98.

    Mostre que a razão entre a taxa de difusão do gás 1 e a taxa de difusão do gás 2,R1R2,R1R2,é o mesmo a 0 °C e 100 °C.

    9.6 Comportamento gasoso não ideal

    99.

    Seguem gráficos mostrando o comportamento de vários gases diferentes. Quais desses gases apresentam um comportamento significativamente diferente do esperado para gases ideais?

    Esta figura inclui 6 gráficos. O primeiro, rotulado como “Gás A”, tem um eixo horizontal denominado “Temperatura” e um eixo vertical denominado “Volume”. Um segmento de linha reta azul se estende do canto inferior esquerdo para o canto superior direito deste gráfico. A área aberta na parte inferior direita do gráfico contém o rótulo “n, P constante”. O segundo, que é rotulado como “Gás B”, tem um eixo horizontal denominado “P” e um eixo vertical denominado “P V”. Um segmento de linha reta azul se estende horizontalmente pelo centro desse gráfico. A área aberta na parte inferior direita do gráfico contém o rótulo “n, T constante”. O terceiro, rotulado como “Gás C”, tem um eixo horizontal denominado “P V dividido por R T” e um eixo vertical denominado “Moles”. Uma curva azul começa na metade do eixo vertical, desce ligeiramente e depois aumenta continuamente até a região superior direita do gráfico. O quarto, que é rotulado como “Gás D”, tem um eixo horizontal denominado “P V dividido por R T” e um eixo vertical denominado “Moles”. Um segmento de linha reta azul se estende horizontalmente pelo centro desse gráfico. A área aberta na parte inferior direita do gráfico contém o rótulo “n, P constante”. O quinto, rotulado como “Gás E”, tem um eixo horizontal denominado “Temperatura” e um eixo vertical denominado “Volume”. Uma curva azul se estende da parte inferior esquerda até a parte superior direita deste gráfico. A área aberta na parte inferior direita do gráfico contém o rótulo “n, P constante”. O sexto gráfico, denominado “Gás F”, tem um eixo horizontal denominado “Temperatura” e um eixo vertical denominado “Pressão”. Uma curva azul começa em direção à região inferior esquerda do gráfico, aumenta a uma taxa rápida e, em seguida, continua a aumentar a uma taxa relativamente lenta movendo-se da esquerda para a direita no gráfico. A área aberta na parte inferior direita do gráfico contém o rótulo “n, V constante”.
    100.

    Explique por que o gráfico de PV para CO 2 difere daquele de um gás ideal.

    Um gráfico é mostrado. O eixo horizontal é rotulado como “P (a t m)”. Sua escala está marcada em 0, 1 e 2. O eixo vertical é rotulado como “P V (a t m L)”. Essa escala inclui marcações em 0, 22,4, 22,5 e 22,6. Duas curvas e duas linhas são desenhadas de cores variadas. Uma linha é uma linha azul horizontal que se estende até cerca de 22,42 a t m L no eixo vertical e é rotulada como “Gás ideal”. As duas curvas e uma linha restantes começam no mesmo ponto no eixo vertical. Uma linha verde se estende ligeiramente para cima e para a direita no gráfico, atingindo um valor de aproximadamente 22,46 a t m L a 2 a t m. Essa linha verde é rotulada como “H e”. Inicialmente, uma curva laranja desce abaixo da linha horizontal de gás ideal e, em seguida, aumenta para cruzar a linha logo após 1 a t m. Essa curva atinge um valor de cerca de 22,52 a t m L a 2 a t m. Essa curva é rotulada como “C H subscrito 4”. Inicialmente, uma curva roxa desce abaixo da linha horizontal de gás ideal e, em seguida, aumenta para cruzar a linha em cerca de 0,8 a t m. Essa curva atinge um valor de quase 22,62 a t m L a quase 1,2 a t m. Essa curva é rotulada como “C O subscrito 2”.
    101.

    Sob qual dos seguintes conjuntos de condições um gás real se comporta mais como um gás ideal e para quais condições se espera que um gás real se desvie do comportamento ideal? Explique.

    (a) alta pressão, pequeno volume

    (b) alta temperatura, baixa pressão

    (c) baixa temperatura, alta pressão

    102.

    Descreva os fatores responsáveis pelo desvio do comportamento dos gases reais em relação ao de um

    gás ideal.

    103.

    Para qual dos seguintes gases a correção do volume molecular deve ser maior:

    CO, CO 2, H 2, He, NH 3, SF 6?

    104.

    Um frasco de 0,245 L contém 0,467 mol de CO 2 a 159 °C. Calcule a pressão:

    (a) usando a lei do gás ideal

    (b) usando a equação de van der Waals

    (c) Explique o motivo da diferença.

    (d) Identifique qual correção (aquela para P ou V) é dominante e por quê.

    105.

    Responda às seguintes perguntas:

    (a) Se XX se comportasse como um gás ideal, como seria seu gráfico de Z versus P?

    (b) Na maior parte deste capítulo, realizamos cálculos tratando os gases como ideais. Isso foi justificado?

    (c) Qual é o efeito do volume de moléculas de gás em Z? Em que condições esse efeito é pequeno? Quando é grande? Explique usando um diagrama apropriado.

    (d) Qual é o efeito das atrações intermoleculares no valor de Z? Em que condições esse efeito é pequeno? Quando é grande? Explique usando um diagrama apropriado.

    (e) Em geral, sob quais condições de temperatura você esperaria que Z tivesse os maiores desvios do Z para um gás ideal?