Questões Sobre Equação Geral dos Gases - Química - 2º ano do ensino médio

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1) A quantidade total de glicose consumida pelo atleta foi de 0,5 mol. Dessa quantidade, 80% produziram somente ácido lático, e o restante foi completamente oxidado no ciclo dos ácidos tricarboxílicos.

A) 0,10
B) 2,24
C) 6,72
D) 13,44

A alternativa correta é letra D

A equação para a reação em questão:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O
0,5 mol de C₆H₁₂O₆........................... 100%
n mol de C₆H₁₂O₆ ............................. 20%

então n = 0,1 mol de C₆H₁₂O₆

1,0 mol de C₆H₁₂O_{6 .}......................... 6 mols de CO₂
0,1 mol de C₆H₁₂O₆ .......................... n mol de CO₂ então n = 0,6 mol de CO₂.
Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), o volume é igual a 22,4L. Portanto,
1,0 mol de CO₂............................... 22,4L de CO₂
0,6 mol de CO₂ ............................... V L de CO₂então

V = 13,44L de CO₂.

A alternativa correta é a letra D.

2) 40 L de H2 a 30ºC exercem uma pressão de 30 atm. Qual a pressão exercida pela mesma massa de gás se o seu volume dobrar e a temperatura diminuir pela metade?

A) 0,4 atm.
B) 1,2 atm.
C) 0,3 atm.
D) 0,7 atm.
E) 14 atm.

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A alternativa correta é letra E

Ao aplicar a Lei Geral dos gases:

\begin{array}{l} \frac{p_{1} V_{1}}{T_{1}} = \frac{p_{2} V_{2}}{T_{2}} \\ T_{1} = 30 ° C = 303 K \\ T_{2} = 15 ° C = 288 K \\ \frac{30 . 40}{303} = \frac{p_{2} . 80}{288} \\ p_{2} = \frac{30 . 40 . 288}{303 . 80} \\ p_{2} = 14 \end{array}

Sendo correta a opção "E".

3) Dois recipientes A e B, de igual capacidade (V) e à mesma temperatura (T), contêm a mesma massa (m) dos gases H2 e Cl2.

A) I.
B) I e II.
C) III.
D) I e III.
E) II e III.

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A alternativa correta é letra E

Analisando as informações dadas, tem-se que:

V é constante para A e B;

T é constante para A e B;

m é constante para A e B.

Para melhor entendimento será utilizado a massa de 1g nos cálculos.

Então, utilizando a equação geral dos gases: PV =nRT, onde

n = \frac{m}{M M}

. Tem-se que:

n H_{2} = \frac{1 g}{1 g / m o l} = 1 m o l d e H_{2}

n C l_{2} = \frac{1 g}{35, 5 g / m o l} ≅ 0, 03 m o l d e C l_{2}

A partir destas informações, pode-se afirmar que:

I. Falso, pois a pressão exercida pelos gases H₂e Cl₂ são diferentes, já que n (número de mols) não é o mesmo para ambos os gases;

II. Verdadeiro, pois no recipiente A há 1 mol de H₂, enquanto que no recipiente B há 0,03 mol de Cl₂, ou seja, maior quantidade de matéria em A que em B, por isso a pressão exercida é maior em A;

III- Verdadeiro, pois os cálculos acima afirmam esta proposição (n_A> n_B).

Portanto, a alternativa correta é a E.

4) A oxigenoterapia, tratamento terapêutico com gás oxigênio, é indicada para pacientes que apresentam falta de oxigênio no sangue, tais como portadores de doenças pulmonares. O gás oxigênio usado nesse tratamento pode ser comercializado em cilindros a elevada pressão, nas condições mostradas na figura No cilindro, está indicado que o conteúdo corresponde a um volume de 3 m3 de oxigênio nas condições ambientes de pressão e temperatura, que podem ser consideradas como sendo 1 atm e 300 K, respectivamente. Dado R = 0,082 atm.L.K–1mol.–1, a massa de oxigênio, em kg, armazenada no cilindro de gás representado na figura é, aproximadamente,

A) 0,98.
B) 1,56.
C) 1,95.
D) 2,92.
E) 3,90

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A alternativa correta é letra E

Da fórmula geral da lei dos gases:

P.V = n.R.T

1 atm. 3000 L = n . 0,082 atm.L.K^-1.mol^-1 . 300K

n = 121,95 mol de O₂

1 mol de O2 ---- 32 g

121,95 mol ------ x

x = 3902 g = 3,90 kg

5) Por meio da combustão, é possível determinar a fórmula molecular de uma substância química, o que é considerado um dos grandes avanços da química moderna. Mais de 80 milhões de substâncias já foram registradas, sendo a maioria substâncias orgânicas, o que é explicado pela capacidade do átomo de carbono de se ligar a quase todos os elementos. Em um experimento de combustão, um composto orgânico é queimado e os produtos formados, CO2 e H2O liberados, são coletados em dispositivos absorventes. Considere que a queima de 14,7 g de um composto orgânico (CxHy) gasoso puro que ocupa 8 L a 1 atm e 300 K com comportamento ideal produza aproximadamente 24 g de H2O e 44 g de CO2. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a fórmula molecular desse composto orgânico.

A) C₂H_4.
B) C₂H_6.
C) C₃H_6.
D) C₃H_8.
E) C₄H_8.

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A alternativa correta é letra D

Para cada 1 mol de CO₂ há 1 mol de carbono (C). Então, para cada 1 mol de C temos 12 g e para 1 mol de CO₂ temos 44 g. Considerando que, na questão, a queima de 14,7 g de um composto orgânico (C_xH_y) produza aproximadamente 44 g de CO₂ pode-se determinar, estequiometricamente, a quantidade de C, conforme indicado a seguir.

12 g ⇒ 44 g
X ⇒ 44 g
X = 12 g de C

No caso da água, sabe-se, pela relação estequiométrica, que para cada um mol de H₂O há 2 mols de hidrogênio (H). Então, para cada 2 mols de H temos 2 g e para 1 mol de H₂O temos 18 g. Considerando que na questão a queima de 14,7 g de um composto orgânico (C_xH_y) produza aproximadamente 24 g de H₂O pode-se determinar, estequiometricamente, a quantidade de H, conforme indicado a seguir.

2 g ⇒18 g
Y ⇒ 24 g
Y = 2,66 g de H

Efetuando a divisão das massas de C e H obtidas da amostra pelas suas respectivas massas atômicas, obtemos a fórmula mínima do composto C_xH_y como sendo C₁H_2,66

C = 12/12 = 1
H = 2,66/1 = 2,66
C₁H_2,66

Para determinar a fórmula molecular do composto, inicialmente deve-se empregar a equação de Clapeyron (equação de gases ideais) para determinar o número de mols do composto que ocupa o volume de 8 L. De acordo com a equação e adotando as condições de temperatura e pressão descritas na questão, obtém-se o número de mols (n = 0,33 mols) do composto C_xH_y que ocupa o volume de 8 L.

PV = nRT
n = (1 atm × 8 L)/(0,08 × 300 K)
n = 0,33 mols

Conhecendo o número de mols e a massa do composto (14,7 g) podemos determinar a sua massa molar (44,5 g/mol), conforme indicado a seguir.

n = massa/MM
MM = 14,7 g/0,33 = 44,5 g/mol

Sabendo a fórmula mínima (C₁H_2,66) e massa molar do composto, conclui-se que a fórmula molecular correta é C₃H₈. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

6) Uma lata desse tipo de desodorante foi lançada em um incinerador a 25 ºC e 1 atm. Quando a temperatura do sistema atingiu 621 ºC, a lata explodiu. Considere que não houve deformação durante o aquecimento. No momento da explosão a pressão no interior da lata era

A) 1,0 atm.
B) 2,5 atm.
C) 3,0 atm.
D) 24,8 atm.
E) 30,0 atm.

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A alternativa correta é letra C

Admitindo que não houve alteração no volume, tem-se a seguinte relação entre as condições iniciais e no momento imediatamente antes da explosão:

\begin{array}{l} \frac{P_{^{1}}}{T_{1}} = \frac{P_{2}}{T_{2}} \\ \frac{1}{273 + 25} = \frac{P_{2}}{273 + 621} \\ P_{2} = 3, 0 a t m \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

7) Um frasco para medicamento com capacidade de 50 mL contém 35 mL de remédio, sendo o volume restante ocupado por ar. Uma enfermeira encaixa uma seringa nesse frasco e retira 10 mL do medicamento, sem que tenha entrado ou saído ar do frasco. Considere que durante o processo a temperatura do sistema tenha permanecido constante e que o ar dentro do frasco possa ser considerado um gás ideal.

A) 60% maior
B) 40% maior
C) 60% menor
D) 40% menor
E) 25% menor

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A alternativa correta é letra D

Para resolver esta questão, deve-se lembrar da equação de Clapeyron para gases ideais:

P . V = n . R . T

Como a quantidade de gás é a mesma, tem-se o seguinte:

P_{1} . V_{1} = P_{2} . V_{2}

Sabendo que V₁=15 mL e V₂=25 mL, já que se trata do volume de gás livre no frasco. Então, tem-se:

15 . P_{1} = 25 . P_{2}

P_{2} = \frac{15}{25} . P_{1}

Ou seja, P₂ é equivalente a 60% de P₁. Assim, a pressão final é 40% menor que a inicial. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

8) A tabela abaixo apresenta informações sobre cinco gases contidos em recipientes separados e selados.

A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5

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A alternativa correta é letra C

A partir da tabela fornecida podemos concluir que os volumes e as temperaturas dos cinco gases são iguais; logo, a pressão é diretamente proporcional ao número de mols dos gases:

P = n

Então, para o H₂, temos:

1 mol de H₂ − 2 × 6 × 10²³
2 mols de H₂ − x
x = 2,4 × 10²⁴ átomos

Repetindo o mesmo cálculo para os outros gases, chegaremos à conclusão de que o recipiente que contém a mesma quantidade de átomos que o recipiente contendo H₂ é o recipiente 3, que contém Hélio (He), pois:

1 mol de He − 6 × 10²³
4 mols de He − y

y = 2,4 × 10²⁴ átomos

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

9) Dois tanques contendo um mesmo tipo de gás ideal, um de volume 5 L e pressão interna de 9 atm, e outro de volume 10 L e pressão interna de 6 atm, são conectados por uma válvula. Quando essa é aberta, é atingido o equilíbrio entre os dois tanques à temperatura constante. A pressão final nos tanques é

A) 3 atm.
B) 4 atm.
C) 7 atm.
D) 12 atm.
E) 15 atm.

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A alternativa correta é letra C

Sabendo que P.V=nRT para um gás ideal, temos

P₁.V₁=n₁RT ⇔ n₁₌P₁.V₁/RT

P₂.V₂=n₂RT ⇔ n₂₌P₂.V₂/RT

P_T.V_T=n_TRT ⇔ P_T.V_T=(n₁+n₂). RT

substituindo n₁ e n_2,

P_T.V_T=(P₁.V₁/ RT+ P₂.V₂/ RT).RT

cancelando os valores de RT, temos então,

P_T.V_T= P₁.V₁+ P₂.V₂

P_{T .}(10+5) L = 9 atm . 5 L + 6 atm . 10L

P_T= 7 atm

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10) Nos “motores a hidrogênio” ocorrerá o processo:

A) 60 L
B) 35 L
C) 5 L
D) 40 L
E) 20 L

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A alternativa correta é letra E

Como os gases estão nas mesmas condições, pode-se dizer que a proporção volumétrica entre cada composto é igual a razão entre seus coeficientes estequiométricos.

Assim, como o coeficiente do oxigênio é metade do hidrogênio, conclui-se que o volume de O₂ necessário é de 20 L.

Portanto, a resposta correta é a alternativa E.

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