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

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11) Algumas companhias tabagistas já foram acusadas de adicionarem amônia aos cigarros, numa tentativa de aumentar a liberação de nicotina, o que fortalece a dependência. Suponha que uma amostra de cigarro libere 2,0 x 10–4 mol de amônia, a 27°C e 1 atm.

Dado: R = 0,082 atm . L . K^–1. mol^–1

O volume de NH₃ gasoso, em mL, será, aproximadamente:

A) 49
B) 4,9
C) 0,49
D) 0,049
E) 0,0049

A alternativa correta é letra B

Para calcularmos o volume do NH₃ vamos considerá-lo como um gás ideal, usando a equação geral para gases ideais temos que:

P.V = n.R.T

Substituindo os valores dados na questão temos:

1 atm . V = 2,0.10^-4mol . 0,082 atm. L. K^-1. mol^-1. 300K

V = 49,2.10^-4

V= 4,9mL

A alternativa correta é a letra B.

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12) Uma amostra de ozônio ocupa 250 mL a 27ºC. Que volume ocupará a 87ºC, se não houver variação de pressão?

A) 1000 mL.
B) 350 mL.
C) 300 mL.
D) 273 mL.
E) 257 m.

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A alternativa correta é letra C

Utilizando a equação de Clapeyron para gases ideais e assumindo pressão constante, tem-se que :

\begin{array}{l} \frac{V}{T} = \frac{V'}{T'} \\ \frac{250 m L}{(27 + 273) k e l v i n} = \frac{V'}{(87 + 273) k e l v i n} \\ V' = 300 m L \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

13) Para a realização de um experimento, será necessário encher de gás um balão de 16,4 L que a 127°C suporta a pressão máxima de 2,0 atm. Nestas condições, a quantidade mais adequada para encher o balão é: Dados: H = 1, C = 12, O = 16 e S = 32, R = 0,082 (atm.L.K-1.mol-1)

Para a realização de um experimento, será necessário encher de gás um balão de 16,4 L que a 127°C suporta a pressão máxima de 2,0 atm. Nestas condições, a quantidade mais adequada para encher o balão é:

Dados: H = 1, C = 12, O = 16 e S = 32, R = 0,082 (atm.L.K^-1.mol^-1)

A) 10 g de hidrogênio.
B) 24 g de metano.
C) 45 g de etano.
D) 64 g de dióxido de enxofre.
E) 78 g de acetileno (etino).

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A alternativa correta é letra D

A partir das condições mencionadas de pressão, volume e temperatura, através da equação de Clapeyron, chega-se na seguinte quantidade de matéria:

\begin{array}{l} \{\begin{matrix} T = 127 + 273 K \\ p . V = n . R . T \end{matrix} \\ 2.16, 4 = n . 0, 082.400 \\ n = \frac{2.16, 4}{0, 082.400} mol \\ n = 1 mol \end{array}

Sabendo que a massas molares dos gases presentes nas alternativas são:

Hidrogênio (H₂): 2 g/mol

Metano (CH₄): 16 g/mol

Etano (C₂H₆): 30 g/mol

Dioxido de enxofre (SO₂): 64g/mol

Acetileno (etino - C₂H₂): 26 g/mol

Com isso, como é necessário apenas um mol do gás, pelas alternativas pode-se ver que o gás, e a sua correspondente massa, capaz de realizar o que é requerido é o dióxido de enxofre.

Portanto, a resposta corrteta é a alternativa D.

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14) Assinale a alternativa correta:

Ao sair de viagem, o motorista calibrou os pneus de seu veículo colocando no seu interior 2 atm de pressão, num dia quente (27^oC). Ao chegar ao destino, mediu novamente a pressão dos pneus e encontrou 2,2 atm. Considerando-se desprezível a variação do volume, a temperatura do pneu, ao final da viagem, era:

A) 660^oC.
B) 57^oC.
C) 330^oC.
D) 272^oC.
E) 26,7^oC.

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A alternativa correta é letra B

Assumindo o processo isocórico, ou seja, com volume constante, temos a seguinte equação baseada na equação geral dos gases:

\begin{array}{l} \frac{p}{T} = \frac{p'}{T'} \\ \frac{2 a t m}{(27 + 273) K} = \frac{2, 2 a t m}{T'} \\ T' = 330 K \\ T' = 57 ° C \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa B

15) Certa massa de hidrogênio ocupa um volume de 100 cm3 a –73o C e 5 atm. Calcular, em graus Celsius, a temperatura necessária par que a mesma massa do hidrogênio ocupe um volume de 1 L a 760 mm Hg.

(Dados: 1 cm³ = 1 mL; 1 atm = 760 mm Hg)

A) + 500.
B) - 400.
C) + 400.
D) - 127.
E) + 127.

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A alternativa correta é letra E

Aplicando a equação geral dos gases para a condição inicial, tem-se:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ n . R = \frac{5 . 0, 1}{200} \\ n . R = 0, 0025 \end{array}

Com isso, sabendo que R é uma constante, e n não variou, a nova temperatura é dada por:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ T = \frac{1 . 1}{0, 0025} \\ T = 400 K \\ T = 400 - 273 \\ T = 127 ° C \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa E.

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16) Um cilindro rígido contém 1400 g de nitrogênio puro. Aberto na atmosfera, a 27°C e 1 atm, até esgotar todo o conteúdo, o volume de N‚ liberado terá sido de:

(N = 14; R = 0, 082 atm .L/k . mol)

A) 110,7 L.
B) 1119,3 L.
C) 1230 L.
D) 2240 L.
E) 2460 L.

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A alternativa correta é letra C

Sabe-se que o gás contido no cilindro é o N₂, portanto, a sua massa molar é de 28 g/mol. Com isso, a quantidade molar no cilindro é de n:

\begin{array}{l} n = \frac{1400 g}{28 g / m o l} \\ n = 50 m o l e s \end{array}

Aplicando a equação geral dos gases, tem-se:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ V = \frac{50.0, 082 . (27 + 273)}{1} \\ V = 1230 L \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

17) Incêndio é uma ocorrência de fogo não controlado, potencialmente perigosa para os seres vivos. Para cada classe de fogo existe pelo menos um tipo de extintor. Quando o fogo é gerado por líquidos inflamáveis como álcool, querosene, combustíveis e óleos, os extintores mais indicados são aqueles com carga de pó químico ou gás carbônico.

Considerando-se a massa molar do carbono=12 g.mol^–1,

a massa molar do oxigênio = 16g.mol^–1 e R=0,082 atm.L.mol^–1.K^–1, o volume máximo, em litros, e gás liberado a 27 ºC e 1 atm, por um extintor de gás carbônico de 8,8 kg de capacidade, é igual a:

A) 442,8.
B) 2 460,0.
C) 4 477,2.
D) 4 920,0.
E) 5 400,0.

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A alternativa correta é letra D

Para calcularmos o volume máximo, em litros, gastos por um extintor de gás carbônico de 8,8 kg de capacidade, devemos primeiramente determinar a quantidade de matéria (em mol) correspondente a 8,8 kg de gás carbônico.

Massa molar do CO₂: 12 g/mol + (16 g/mol x 2)

= 44 g/mol

44 g de CO₂ → 1 mol

8800 g de CO₂ → X mol

X = 200 mol

Portanto, num extintor de incendio de 8,8 kg de de CO₂ há 200 mols deste gás.

Com este valor, podemos utilizar a equação geral dos gases para determinarmos o volume máximo, em litros, gastos por um extintor de gás carbônico de 8,8 kg de capacidade:

PV = nRT → V = nRT/P

(para n = 200 mols; R = 0,082 atm.L.mol^–1.K^–1; T = 300 K (27 °C); P = 1 atm)

V = 200 mols x 0,082 atm.L.mol^–1.K^–1x 300 K / 1 atm

V = 4920 L

Portanto, o volume máximo, em litros, gastos por um extintor de gás carbônico de 8,8 kg de capacidade, é de 4920 L. Alternativa correta, D.

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18) Vinte litros de gás hidrogênio foram medidos a 27°C e 700 mmHg de pressão. Qual será o novo volume do gás, a 87°C e 600 mmHg de pressão?

A) 28 L.
B) 22 L.
C) 20 L.
D) 29 L.
E) 30 L.

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A alternativa correta é letra A

Utilizando a equação geral dos gases para a primeira condição tem-se:

\begin{array}{l} p . V = n . R . T \\ C o m o n . R é c o n s \tan t e, t e m - s e : \\ n . R = \frac{700 m m H g . 20 L}{(27 + 273) K} \\ n . R = 46, 667 \frac{m m H g . L}{K} \end{array}

Assim, para a outra condição, pode-se determinar o valor do volume através do seguinte:

\begin{array}{l} V = \frac{n . R . T}{p} \\ V = \frac{46, 667 . (87 + 273)}{600} \\ V = 28 L \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa A.

19) A imagem mostra cilindros de mesma capacidade, cada um com gás de uma substância diferente, conforme indicado, todos à mesma pressão e temperatura.

O cilindro que contém a maior massa de gás em seu interior é o

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

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A alternativa correta é letra E

Aplicando a equação dos gases ideais:

PV= nRT

Os 5 cilindros apresentam quantidades iguais em mols (n)
n= m/M
He= 4g/mol
N₂= 28g/mol
C₂H₂= 26g/mol
O₂= 32g/mol
CH₄=16g/mol
Maior massa= cilindro 4 (O₂₎

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20) Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3,6 x 104 kg de água a 227 oC e sob 30 atm, necessária para movimentar uma turbina geradora de energia elétrica. Admita que o vapor d’água apresenta comportamento de gás ideal. O volume de vapor d’água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a:

A) 1,32 x 10⁵
B) 2,67 x 10⁶
C) 3,24 x 10⁷
D) 7,42 x 10⁸

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A alternativa correta é letra B

Primeiramente, encontra-se a quantidade molar equivalente a 3,6.10⁴kg de água, que é igual a 20.10⁶mol.

Assim, aplicando a equação de Clapeyron, obtem-se o seguinte volume (adotando R = 0,082L.atm.K^-1.mol^-1)

\begin{array}{l} P . V = n . R . T \\ V = \frac{n . R . T}{P} \\ V = \frac{20 . 10^{6} . 0, 082 . (227 + 273)}{30} \\ V = 2, 7 . 10^{6} L \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

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