A experiência mostra que, para todos os gases, as grandezas volume, V, temperatura, T, e pressão, p, obedecem, aproximadamente, a uma equação denominada Equação de Clapeyron, desde que os gases tenham baixas densidades, isso é, as temperaturas não devem ser muito “baixas” e as pressões não devem ser muito “altas”. Isso levou os físicos a formularem o conceito de gás ideal, que obedece à Equação de Clapeyron, em quaisquer condições. Considere um recipiente em que há 3,0 litros do gás nitrogênio, N2, à pressão de 5,0atm e à temperatura T. Em um segundo recipiente, há 2,0 litros do gás oxigênio, O2, à pressão de 4,0atm e à mesma temperatura T. Esses gases são misturados em um recipiente de volume 10,0 litros, mantido à mesma temperatura T. Com base nessas informações, é correto afirmar:

Para resolver essa questão, é necessário aplicar a equação de estado dos gases ideais, que é dada por PV = nRT, onde P é a pressão do gás, V é o volume do gás, n é o número de moles do gás, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura do gás em Kelvin.Primeiramente, vamos calcular o número de moles de cada gás. Para o nitrogênio, temos: n(N2) = V / RT = 3,0 L / RT = 3,0 / RT molJá para o oxigênio, temos: n(O2) = V / RT = 2,0 L / RT = 2,0 / RT molComo os gases são misturados em um recipiente de volume 10,0 L, mantido à mesma temperatura T, podemos considerar que a pressão da mistura é a soma das pressões parciais de cada gás. Para calcular a pressão parcial de cada gás, vamos utilizar a lei de Dalton, que estabelece que a pressão total de uma mistura de gases é a soma das pressões parciais de cada gás.A pressão parcial do nitrogênio é dada por: P(N2) = (n(N2) / V) RT = (3,0 / 10,0) RT = 0,3 RT atmJá a pressão parcial do oxigênio é dada por: P(O2) = (n(O2) / V) RT = (2,0 / 10,0) RT = 0,2 RT atmA pressão total da mistura é então: P = P(N2) + P(O2) = 0,3 RT + 0,2 RT = 0,5 RT atmComo a pressão da mistura não é igual a 3,2 atm, a opção A está incorreta.Para calcular a fração molar do nitrogênio, vamos dividir o número de moles do nitrogênio pelo número total de moles da mistura: x(N2) = n(N2) / n(total) = 3,0 / (3,0 + 2,0) = 3,0 / 5,0 = 0,6 = 60%Já a fração molar do oxigênio é dada por: x(O2) = n(O2) / n(total) = 2,0 / 5,0 = 0,4 = 40%Portanto, a opção B está incorreta, e a opção C está correta.Para calcular a massa molecular média da mistura, vamos utilizar a fórmula: M médio = Σ xi Mionde xi é a fração molar de cada gás e Mi é a massa molecular de cada gás.M médio = 0,6(28) + 0,4(32) = 16,8 + 12,8 = 29,6Portanto, a opção D está correta.Por fim, para calcular o número total de moles da mistura, vamos somar o número de moles de cada gás: n(total) = n(N2) + n(O2) = 3,0 / RT + 2,0 / RT = 5,0 / RT molComo o número total de moles não é igual a 8, a opção E está incorreta.