Question

QUESTÃO 68
Em novembro de 1783, na presença do rei Luís XVI e da
rainha Maria Antonieta, foi realizado em Paris o primeiro
voo tripulado em um balão inflado com ar quente. Pou-
cos dias depois, em dezembro do mesmo ano, o químico
francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823),
famoso por seus experimentos com balões, foi respon-
sável pelo segundo voo usando um gás muito mais leve
que o ar- o hidrogênio, recém-descoberto à época. Mes-
mo apresentando grande risco de explosão, porque esse
gás é altamente inflamável, a aventura teve sucesso e
o hidrogênio ainda foi usado por mais 150 anos. Imagi-
nando-se que, para geração do hidrogênio, Charles usou
cerca de 240,0 litros de solução aquosa de ácido clori-
drico de concentração 12 mol. L-e 80,64 kg de ferro
metálico puro, através da reação química representada
Q.moll-
pela equação: 20
Fe(s) + 2 HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g)
Então, na temperatura de 25°C e pressão de 1 atm, o
volume de gás hidrogênio, considerado gás ideal, para
inflar o balão foi de aproximadamente:
Dados: massas molares (g.moll) H= 1,0, Cl = 35,5,
Fe = 56,0; R = 0,082 L.atm.K .mor' (constante uni-
versal dos gases); T(K) = T(°C) + 273.
A) 3 000 L
B) 5 000 L
C) 15 000 L
D) 35 000 L
E) 70 000 L

Answer 1

Resposta:

Alternativa d)

Explicação:

Dados

V(HCℓ)= 240 L

M(HCℓ)= 12 mol/L

MM(HCℓ)= 58,5 g/mol ==> mol= 58,5 g

m(Fe)= 80,64 Kg ==> m= 80640 g

MM(Fe)= 56 g/mol ==> mol= 56 g

t= 25 ºC ==> T= 273 + 25 = 298 K

P= 1 atm

R = 0,082 atm * L * mol⁻¹ * K⁻¹

- como o problema informou a massa de ferro e o volume do ácido consumido sem citar que houve excesso (ou falta) de qualquer das substâncias, elas devem estar na razão estequiométrica, assim;

- cálculo do nº de mols em 80640 g de ferro (pode ser usado o HCℓ)

Regra de três

 56 g(Fe) --------- 1 mol

80640 g(Fe) ----  x mol

x= 1 mol * 80640 g ÷ 56 g

x= 1440 mol de Fe

Reação balanceada que ocorre:

Fe(s) + 2 HCℓ(aq) --> FeCℓ₂(aq) + H₂(g)

- cálculo do nº de mols de hidrogênio produzidos

- pela estequiometria da equação química vemos que a razão é de 1:2:1:1, isto significa que 1 mol de ferro produz 1 mol de hidrogênio, logo:

1440 mols de Fe produzem 1440 mols de H

- cálculo do volume de H produzido

Aplicar: Equação dos gases perfeitos ou Eq de Clapeyron  

PV= nRT onde: P= pressão, V= volume, n= nº de mols, R= constante universal dos gases, T= temperatura em K  

n= m/MM1 onde n= nº de mol (quantidade de matéria), MM1= massa molar  

Lembre que: K= 273,15+ºC  

V= nRT ÷ P

V= 1440 mol * 0,082 atm * L * mol⁻¹ * K⁻¹ * 298 K ÷ 1 atm

V= 35188 L

2º método:  usando HCℓ

- nº de mol do HCℓ

1 L ------- 12 mols

240 L --  y mol

y= 12 mols * 240 L ÷ 1 L

y= 2880 mols

- como 2 mols de HCℓ produzem 1 mol de H₂, 2880 mols produzem: 2880 ÷ 2= 1440 mols de H₂ e chegamos à mesma solução anterior