TURMA ITATURMA ITATURMA ITATURMA ITA - -- - IME IME IME IMEPROF. KELTON WADSON PROF. KELTON WADSON PROF. KELTON WADSON PROF. KELTON WADSON COLETNEACOLETNEACOLETNEACOLETNEA IMEIMEIMEIME (1995(1995(1995(1995 2010) 2010) 2010) 2010) ASSUNTO: GASES ASSUNTO: GASES ASSUNTO: GASES ASSUNTO: GASES 1)(IME-1993)Umadeterminadareaoqumicageraumprodutogasoso,doqualfoicoletadauma amostra para anlise. Verificou-se que a amostra, pesando 0,32g, ocupa 492cm3 a 27oC e 1atm de presso, obedeceleidosgasesideaiseformadapor75%empesodecarbonoe25%empesodehidrognio. Determine: a)Qual o peso molecular deste gs e b)Qual a sua frmula molecular mnima? 2)(IME - 1994) Num reator selado de 1,5 litros, sob vcuo, um certo volume de um composto orgnico, txicoevoltil,depesomolecular126,foiaquecidoat 600K.Nestatemperatura,metadedocomposto originaldedecomps,formandomonxidodecarbonoecloro.Seapressofinalrecipientefoide32,8 atm, determine: a) A frmula estrutural plana do composto orgnico original; e. b) O nmero inicial da molcula do composto orgnico. 03)(IME - 1994) Uma certa massa de sdio reagiu com gua em excesso. Todo gs liberado foi recolhido sobremercrio, em umtubofechado na parte superior,mantido a 67C, fazendo o nvel domercriono tubo descer at ficar a 100m abaixo do nvel exterior inicial.Calcular a massa de sdio que reagiu. Obs: desprezar a variao do nvel exterior. 4)(IME - 1995) Mistura-se um fluxo de ar seco com vapor dgua para se obter ar mido com 2,0%, em volume, de umidade. Admitindo o comportamento ideal dos gases e a massa molecular mdia do ar seco como 28,96 g/mol, calcule a massa especfica do ar mido a 14,25o C e 1,00 x 105 Pa. 5(IME-1997)Paraadeterminaodopodercalorficodeumaamostra,devemosencherumabomba calorimtricadevolume4,0x10-4m3comoxignioatatingirmosumapressomamomtricade2,0x 106 Pa. Na preparao da bomba calorimtrica para a anlise, utilizamos o oxignio de um cilindro com volume de 0,01 m3, a uma presso mamomtrica de 1,0 x 107 Pa. Tubo fechado - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 750 mm 936 mm nvel exterior inicial efinal Seo do Tubo = 1,2cm2

Presso Baromtrica = 750 mmHg - - - - - - - - - - - - - -- - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Admitindoqueapenas80%docontedodeoxigniodocilindrosejaefetivamenteutilizado,eque devemos realizar 20 testes por semana, determine: a) a durao, em semanas, do cilindro de oxignio utilizado para encher a bomba calorimtrica, considerando que os gases tenham comportamento ideal. 6(IME-2000)Uminstrumentodesenvolvidoparamedidadeconcentraodesoluesaquosasno eletrolticas, consta de:. a.um recipiente contendo gua destilada;b.umtubocilndricofeitodeumamembranasemipermevel,quepermiteapenaspassagemdegua, fechado em sua extremidade inferior;c.um sistema mecnico que permite comprimir a soluo no interior do tubo, pela utilizao de pesos de massa padro. Otubocilndricopossuiumaseotransversalde1,0cm2eapresentaduasmarcasdistanciadasde12,7 cm uma da outra. Para medir a concentrao de uma soluo, coloca-se a soluo em questo no interior do tubo, at atingir aprimeiramarca.Faz-seaimersodotubonorecipientecomgua,atqueaprimeiramarcafiqueno nveldasuperfciedaguadorecipiente.Comprime-seentoasoluonotubo,adicionandoasmassas padro, at que, no equilbrio, a soluo fiquena altura dasegundamarca do tubo, anotando-se amassa total utilizada. Devido a consideraes experimentais, especialmente da resistncia da membrana, o esforo mximo que pode ser aplicado corresponde colocao de uma massa de 5,07 kg. Considerandoamassaespecficadassoluescomosendoamesmadaguaequetodasasmedidas devem ser realizadas a 27 oC, calcule as concentraes mnima e mxima que tal instrumento pode medir. Dados: 1 atm = 760 mm Hg = 10,33 m H2O = 1,013 x 105 Pa; acelerao da gravidade = 9,80 m/s2; constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K; massa especfica da gua a 27 oC = 1,00 g/cm3. 7) (IME-2001) A equao do gs ideal s pode ser aplicada para gases reais em determinadas condies especiaisdetemperaturaepresso.Namaioriadoscasosprticosnecessrioempregarumaoutra equao, como a de van der Waals. ConsidereummoldogshipotticoAcontidonumrecipientehermticode1,1litrosa27C.Com auxlio da equao de van der Waals, determine o erro cometido no clculo da presso total do recipiente quando se considera o gs A como ideal. Dados: Constante universal dos gases: R = 0,082atm.L.mol-1.K-1. Constantes da equao de van der Waals: a = 1,21atm.L2.mol-2 e b = 0,10L.mol-1. 8)(IME2002)Umreatordevolumeconstantecontinha,inicialmente,361gdeumamisturagasosa constitudaporumalcanoeumter,ambosdemassamolecular58,a398ke1,47atm.Nestereator, injetou-seumaquantidadedeoxigniocorrespondenteaodobrodomnimonecessriopararealizara combusto completa. Aps a reao de combusto, a mistura final foi resfriada at a temperatura inicial, atingindoumapressode20,32atm.Supondocombustocompleta,calculeacomposiomolarda mistura original. 9)(IME 2005)Na figura abaixo, o cilindro A de volume VA contm um gs inicialmente a uma presso P0 e encontra-se conectado, atravs de uma tubulao dotada de uma vlvula (1), a um vaso menor B de volume VB, repleto do mesmo gs a uma presso p tal que P0 > p > Patm, onde Patm a presso atmosfrica local. Abre-se a vlvula 1 at que a presso fique equalizada nos dois vasos, aps o que, fecha-se esta vlvula e abre-se a vlvula 2 at que a presso do vaso menor B retorne ao seu valor inicial p, completando um ciclo de operao. Sabendo-se que o sistema mantido a uma temperatura constante T, pede-se uma expresso para a presso do vaso A aps N ciclos. 10) IME 2005 11) (IME 2005)No equipamento esquematizado na figura abaixo, as torneiras A, B e C esto inicialmente fechadas. O compartimento 1 de volume 2,00 L contm oxignio sob presso de 1,80 atm. O compartimento 2 contm nitrognio. O compartimento 3 de volume 1,00 L contm nitrognio e uma certa quantidade de sdio metlico. Executam-se, ento, isotermicamente, as trs operaes descritas a seguir: 1) mantendo a torneira A fechada, abrem-se B e C e faz-se o vcuo nos recipientes 2 e 3, sem alterar a quantidade de sdio existente em 3; 2) fecham-se B e C e abre-se A, constatando que, aps atingir o equilbrio, o manmetro M1 indica uma presso de 1,20 atm; 3) fecha-se A e abre-se B, verificando que, atingido o equilbrio, o manmetro M2 indica uma presso de 0,300 atm. Finalmente, fecha-se a torneira B e eleva-se a temperatura do recipiente 3 at 77,0C, quando ento, a presso indicada por M2 de 0,400 atm. Calcule a massa inicial se sdio, considerando que, antes da elevao da temperatura, todo o sdio se transformara em xido de sdio, e que os volumes das tubulaes e dos slidos (sdio e seu xido) so desprezveis. 12)(IME 2007 )Uma massa m (em g) de um radionucldeo X de vida mdia 1 (em s) e massa atmica M (em u.m.a.), colocada no interior de um balo feito de material flexvel de volume inicial V, e preenchido apenas por gs hlio. O elemento X emite partculas , gerando um elemento Y estvel. O balo suficientemente flexvel para garantir que a presso em seu interior seja sempre igual presso no exterior. Considere que, no local do experimento, a presso seja P (em atm), que o ar seja um gs de peso molecular Mar e que o sistema possa ser mantido a uma temperatura constante T (em K). Determine quanto tempo transcorrer, desde o incio do experimento, at que o balo comece a perder o contato com o cho. 13)IME 2009 GABARITOS 6) Esquematicamente, podemos representar: A presso osmtica pode ser expressa por: = Pmassas + Pcoluna de H2O A presso osmtica mnima vale Pmassas = 0 e a mxima para a presso exercida pelas massas at o limite de 5,07kg. Em ambos os casos a Pcoluna de H2O a mesma e pode ser calculada por: 10,33m H2O 1 atm 0,127m H2O Pcoluna de H2O Pcoluna de H2O = 1,23.10-2 atm atm 9 , 4 Pa 496860 P108 , 9 . 07 , 5PSmgPmassa4massa massa= = = = Logo: mnimo = Pcoluna de H2O mnimo = 1,23.10-2atm mximo Pmximo, j que a Pcoluna de H2O < < Pmassa mximo 4,9atm Mas: = MRTi, onde i = 1 pois o soluto no inico. Logo: = MRT= = RT MRT Mmximo mximomnimo mnimo 1,23.10-2 = Mmnimo . 0,082.300 Mmnimo = 5.10-4 M 4,9 = Mmximo . 0,082.300 Mmximo 0,2 M 7) SOLUO ( ) nRT nb v )vanP (22= +n = 1 mol v = 1,11 T = 27 C = 300 K ( )( ) atm P Preal6 , 23 300 082 , 0 1 1 , 0 1 1 , 11 , 11 . 21 , 122= =

+atm P P nRT PVideal364 , 22 300 082 , 0 1 ) 1 , 1 ( = = = membrana semi-permevel marca1 12,7cm soluo marca2 mnimo 0 mximo 5,07kg gua % 24 , 56 , 23364 , 22 6 , 23== erro 8) SOLUO Alcano: CnH2n + 2P.M. = 14n + 2 = 58 14n = 56 n = 4 Logo: C4H10 ter: * CnH2n + 2O (supondo ligaes simples e cadeia aberta) 14n + 2 + 16 = 5814n = 58 1814n = 40 n =1240inteiro, logo suposio falsa. * CnH2n + 2O (supondo ligao dupla ou cadeia fechada) 14n + 16 = 5814n = 42n = 3, logo suposio verdadeira. Logo: C3H6O Considerandox n10 4H C=ey nO H C6 3= , temos as equaes de Combusto: 1xC4H10 + 2x 13O24xCO2 + 5xH2O 1yC3H6O + 4yO2 3yCO2 + 3yH2O Pelo balanceamento das equaes de combusto, teremos: * 2Onnecessrio = 2x 13+ 4y Logo 2Oncolocado =2 y 42x 13 ||

\|+ , sendo||

\|+ y 42x 13 o nmero de moles de O2 em excesso 2COn = 4x + 3yeO H2n = 5x + 3y No recipiente antes da injeo de O2 temos apenas o alcano e o ter, logo: NTOTAL = 58m m58m58mn n2 1 2 1O H C H C6 3 10 4+= + = +Sendo m1 + m2 = mTOTAL = 361g NTOTAL = 58361molsx + y = 58361 Clculo de volume do recipiente: V = 1,47 58398 R 361PnRT= litros Clculo do n de mols ao final do processo: nTOTAL =8647 , 1 58398 R 361398 R32 , 20VRTp = mols nTOTAL = 2On excesso +86 n nO H CO2 2= +2x 13+ 4y + 4x + 3y + 5x + 3y = 8615,5x + 10y = 86 x + y =583616,22y = 6,22 x (1) 15,5x + 10y = 86(2) Substituindo (1) em (2) 15,5x + 10(6,22 x) = 86 15,5x 10x = 86 62,2 x = 5 , 58 , 23 x = 4,33 mols de C4H10 y = 6,22 4,33y = 1,89 mols de C3H6O Logo, a resposta : 4,33 mols de alcano e 1,89 mols de ter. 9) 10) 11) 12) 13)