O interessante dessa postagem é você ler os exercícios e tentar resolvê-los. Se tiver alguma dúvida com relação a resolução das questões, veja mais abaixo o gabarito comentado de cada resolução:
1. (UNIFOR 2014) Nas grandes cidades, a quantidade de poluição que todos os carros produzem juntos pode criar grandes problemas. Na Europa, nos EUA e no Brasil foram criadas normas para limitar a quantidade de poluição que os carros podem produzir, assim os fabricantes de automóveis melhoraram motores e sistemas de alimentação reduzindo ainda mais os poluentes, mediante o uso de catalisadores, que tratam os gases de escapamento antes que eles saiam do
automóvel.
A imagem acima sugere que na combustão ocorrente no motor do carro entram no sistema catalisador gases poluentes como o monóxido de carbono e saem na descarga gases inofensivos mediante novos processos químicos ocorrentes no interior do sistema catalisador.
Se na entrada do catalisador forem introduzidos 20 mols de monóxido de carbono, quantos mols de oxigênio molecular serão gastos e quantos mols de gás carbônico serão eliminados supondo a reação simples entre o monóxido de carbono e oxigênio molecular?
(A) Foram gastos 10 mols de O2 e formam 20 mols de CO2
(B) Foram gastos 20 mols de O2 e formam 10 mols de CO2
.
(C) Foram gastos 20 mols de O2 e formam 20 mols de CO2
.
(D) Foram gastos 10 mols de O2 e formam 10 mols de CO2
.
(E) Foram gastos 30 mols de O2 e formam DE CO2
2. (Ufg 2013) Em um processo industrial, um reator de 250 L é preenchido com uma mistura gasosa composta de 50 kg de N2O; 37 kg de NO e 75 kg de CO2. Considerando-se a temperatura de 527 °C, a pressão interna em atm do reator será aproximadamente:
Dado:
R = 0,082 atm L mol-1 K-1
a) 1
b) 108
c) 350
d) 704
e) 1066
Gabarito comentado:
1. A questão apenas pede a todo momento a quantidade de mols dos reagentes e produtos na reação química formada no motor, portanto, vamos trabalhar apenas com os mols neste exercício.
A questão cita a combustão do monóxido de carbono (CO) que consequentemente formará dióxido de carbono (CO2) já que a reação de combustão nada mais é do que reagir determinada substância com oxigênio em gás (O2), ou como dito na questão: ''oxigênio molecular''.
Então escrevemos a seguinte reação:
Uma reação muito comum de combustão de monóxido de carbono nos automóveis.
Vamos equilibrar a equação?
O carbono está equilibrado na reação, porém o oxigênio não: Temos 3 átomos de oxigênio nos reagentes e apenas 2 no produto. Vamos colocar o coeficiente estequiométrico ''2'' no produto e ver o que ocorre:
Agora teremos 2 átomos de carbono no produto... Precisamos de 2 átomos de carbono nos reagentes:
Note que agora a reação está balanceada: 2 átomos de carbono nos reagentes e produto e 4 átomos de oxigênio também de ambos os lados na equação.
Agora com a equação balanceada podemos montar a regra de três baseada nas informadas repassadas no enunciado, utilizando os mols (coeficiente estequiométricos):
O exercício nos pergunta primeiramente quantos mols de oxigênio em gás serão gastos a partir da introdução de 20 mols de monóxido no catalisador, então a regra de três fica da seguinte forma:
Multiplicando cruzado:
Então serão gastos 10 mols de O2.
Agora a questão pede quantos mols de CO2 serão eliminados nesta combustão de 20 mols de CO.
A regra de três fica da seguinte forma:
2 mols de CO reagindo com 1 mol de O2 eliminam 2 mols de CO2
Se 20 mols de CO reagir com 10 mols de O2 x mols de CO2 serão eliminados:
E também:
Multiplicação em cruz:
Ou seja, 20 mols de CO2 serão eliminados na inserção de 20 mols de CO no catalizador...
Então temos como repostas: 10 Mols de O2 e 20 mols de CO2, logo, a alternativa A é a correta:
(A) Foram gastos 10 mols de O2 e formam 20 mols de CO2
(B) Foram gastos 20 mols de O2 e formam 10 mols de CO2
(C) Foram gastos 20 mols de O2 e formam 20 mols de CO2.
(D) Foram gastos 10 mols de O2 e formam 10 mols de CO2
(E) Foram gastos 30 mols de O2 e formam DE CO2
2. Neste problema nos deparamos com quantidades de compostos gasosos sendo colocados num reator de 250L de capacidade.
Os compostos são: N2O (Óxido nitroso); NO (Óxido nítrico) ; CO2 (Gás carbônico).
O problema quer saber qual será a pressão interna do reator em atm numa temperatura de 527ºC.
Bom, como não estamos lidando com gases nas CNTP, devemos utilizar a seguinte fórmula:
PV = nRT
Onde;
P = Pressão em atm
V = Volume
n = Números de mols
R = Constante universal dos gases perfeitos
T = Temperatura em Kelvin
''P'' será o que queremos encontrar, ele será a incógnita do problema pois se trata da pressão do reator, ''V'' é o volume do reator que foi informado no enunciado, ''n'' que é o número de mols de cada substância, será calculado a partir das quantidades dos gases inseridas no reator, a constante dos gases perfeitos (R) foi dada no enunciado: 0,082 e a temperatura também, só que em Celsius, e a unidade de temperatura no problema é em Kelvin, portanto, devemos converter a temperatura de Celsius para Kelvin: Basta somar a temperatura em Celsius com 273K:
527ºC + 273K = 800K
Então substituindo os valores na fórmula ficamos com:
P*250 = n*0,082*800
Agora para calcular os mols de cada elemento inserido no reator, utilizamos a seguinte fórmula:
Onde no numerador colocaremos a quantidade de substâncias informadas e em ''Mm'' a massa molecular de cada um:
Começaremos pelo óxido nitroso (N2O):
Foram colocados 50kg deste elemento no reator, então:
A massa molecular nós calculamos a partir da massa atômica dos elementos, sendo que: Nitrogênio -> 14u e Oxigênio 16u)
Portanto a massa molecular do N2O é: (14*2) + 16 = 44g, então:
Como a unidade de medida está em gramas, convertemos para quilogramas, multiplicando o resultado por 1000:
Fazendo a divisão, teremos:
Já temos os mols do óxido nitroso, faremos agora a mesma coisa para o óxido nítrico:
E para o gás carbônico:
Então temos os mols de cada substância inseridas no reator: 1,136*10³g; 1,23*10³g; 1,70*10³g
Somando tudo teremos: 4,066*10³ e multiplicando esse número por 1000, iremos ter: 4066kg de mols dessas substâncias, então aplicaremos esse número na fórmula:
Fazendo as contas:
Então temos que a pressão no reator nessas condições será igual a 1066,9184 atm, alternativa E:
a) 1
b) 108
c) 350
d) 704
e) 1066
0 comentários:
Postar um comentário