Química Geral ⇒ Fórmula molecular Tópico resolvido

[milatales]

Olá, alguém poderia ajudar nessa questão? obrigada.

(UEG-GO)
Após sofrer combustão a 150 °C, 0,5 L de um composto gasoso, constituído de H, C e N, produziu 1,5 L de gás carbônico, 2,25 L de água no estado gasoso e 0,25 L de gás nitrogênio. Os volumes foram medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão. Com base nessas informações, responda aos itens adiante.
-Determine a fórmula molecular do composto.
Gabarito: C3H9N

[Jigsaw]

milatales, há uma resolução disponível para essa questão aqui no Forum:

viewtopic.php?f=14&t=64207

Olá frederikatzen,
Vou simplesmente chegar à fórmula molecular desse composto. Em relação à isomeria, mostrarei o motivo de cada composto no gabarito.

Vamos transformar para número de mols, assim ficará muito mais fácil determinar a fórmula molecular.

1 mol -> 22,4L
x mols -> 0,5L
x = 0,022 mols.

1 mol -> 22,4L
x mols -> 1,5L
x = 0,066 mols

Fazendo isso em todos os componentes químicos citados, temos:

0,022 mols de composto formaram 0,066 mols de gás carbônico, 0,10 mols de água e 0,011 mols de gás nitrogênio.

Sendo X o composto do qual não sabemos a fórmula molecular, fazemos a reação:

0,022X + Oxigênio ---> 0,066CO2 + 0,1H2O + 0,011N2
Multiplicando tudo por 100
2,2X + Oxigênio ---> 6,6CO2 + 10H2O + 1,1N2

Podemos transformar em números inteiros para balancear a equação, mas pra mim, o melhor a se fazer é descobrir por quantidade de massa.

Temos 12g/mol de massa molar do carbono. São 6,6 mols, logo, temos nos produtos 6,6 x 12 gramas de carbono que é igual a 79,2g. De acordo com a teoria da conservação de massa de Proust e Lavoisier, temos que ter a mesma massa de carbono nos reagentes. 2,2 mols da molécula terão 79,2g de carbono. Para descobrir a quantidade em massa de 1 mol de molécula, basta dividir 79,2 por 2,2, fica 36g de carbono. Como 1 átomo tem 12u, 3 átomos terão 36. A quantidade de carbonos na fórmula molecular é 3.

Fazendo o mesmo com os outros átomos. Temos no produto 10 mols de H2, que equivalem a 20 gramas. Nos reagentes, 20/2,2 = 9,09 de atomicidade.
Nitrogênio: 1,1 x 14 x 2 = 30,8g
30,8/2,2 = 14g. Como 14g é 1 átomo de nitrogênio, teremos 1 nitrogênio na fórmula molecular.
Temos C3H9N

Em relação à b, todos esses compostos possuem a mesma fórmula molecular que o composto que entrou em combustão. O que muda é o arranjo dos átomos na molécula, o que caracteriza como isômeros de cadeia, tendo em vista que muda a disposição de radicais.

[Jigsaw]

RESOLUÇÃO ALTERNATIVA:

a) A combustão do composto orgânico pode ser representada pela equação genérica abaixo:

[tex3]CxHyNz+O_2\rightarrow xCO_2+\frac{y}{2}H_2O+\frac{z}{2}N_2[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]CxHyNz+O_2\rightarrow xCO_2+\frac{y}{2}H_2O+\frac{z}{2}N_2[/tex3]

Aplicando-se a hipótese de Avogadro, temos:

Proporções em volume = proporções em mol

As proporções em mols para os produtos gerados são:

[tex3]xCO_2:\left(\frac{y}{2}\right)H_2O:\left(\frac{z}{2}\right)N_2=1,5:2,25:0,25[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]xCO_2:\left(\frac{y}{2}\right)H_2O:\left(\frac{z}{2}\right)N_2=1,5:2,25:0,25[/tex3]

Portanto,

x=6
y/2=9⇒y=18
z/2=1⇒z=2

Esses resultados levariam a uma fórmula molecular C6H18N2. Entretanto, cada 0,5 L do composto orgânico gera 1,5 L de CO2. Isso significa que só podem existir 3 mols de carbono em cada mol do composto orgânico. Desta forma, sua fórmula molecular é C3H9N.

b)

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