Físico-Química ⇒ Estudo dos Gases Tópico resolvido

[Holanda1427]

UFRGS 2010
Considere o enunciado a seguir e as três propostas para completá-Io. Em dada situação, substâncias gasosas encontram-se armazenadas, em idênticas condições de temperatura e pressão, em dois recipientes de mesmo volume, como representado a seguir.

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Nessa situação, os recipientes 1 e 2 contêm

1 - o mesmo número de moléculas.
2 - a mesma massa de substâncias gasosas.
3 - o mesmo número de átomos de oxigênio.

Quais propostas estão corretas?

a.Apenas 1.
b.Apenas 2.
c.Apenas 3.
d.Apenas 2 e 3.
e.1, 2 e 3.

Eu sei que 2 e 3 estão erradas, e concordo que estejam erradas, mas eu quero uma explicação detalhada do porquê estão erradas, agradeço.
Ah... Eu sei que o ENEM passou, kkk, mas tem UNICAMP e USP pela frente

[Deleted User 23699]

Olá.

Segundo o enunciado, temos a mesma pressão, mesma temperatura e mesmo volume.
Pela equação geral dos gases, temos que:

PV = nRT
Sendo P, V, T e R constantes, podemos concluir que n tem que ser outra constante. Portanto, o número de mols de gás presente é o mesmo.
Concluimos que:

Número de mols de CO2 = Número de mols de N2 + Número de mols de O2
Vamos supor que P = 1 atm, V = 1L e T = 273K, sendo R = 0,082
1 . 1 = n . 0,082 . 273
n é aproximadamente 0,045.
Partindo disso, concluímos que
1. o número de mols de CARBONO no recipiente 1 é igual a 0,045
2. o número de mols de OXIGÊNIO no recipiente 1 é igual a 0,09
3. a soma do número de mols de N2 e de O2 é igual a 0,045

Disso já concluímos que a proposta 1 está correto: como temos o mesmo número de mols total nos dois recipientes, temos que ter obrigatoriamente o mesmo número de moléculas.

Ele não nos disse qual é a fração de oxigênio que existe no recipiente 2.
Vamos simplificar nossa análise considerando que a fração de nitrogênio tende a zero.
Com isso, teríamos 0,045 mols de gás oxigênio e, então, 0,09 mols de oxigênio.
Tendo 0,045 mols de gás carbono no recipiente 1, concluímos que a massa, na nossa suposição seria dada por:
1. no recipiente 1, 0,045 mols de CO2 = 1,98g
2. no recipiente 2, 0,045 mols de O2 = 1,44g
Com isso concluímos que a alternativa 2 está errada.

Se invertermos nossa análise, considerando que, na verdade, o oxigênio tende a uma fração nula do recipiente 2, percebemos rapidamente que podemos ter uma situação em que temos menos oxigênio no recipiente 2 do que no recipiente 1, sem desrespeitar nada que foi falado no enunciado.

Por essa razão podemos concluir que a única proposta correta é a 1.
Gabarito: A