Uma massa de de zinco metálico é adicionada a um erlenmeyer contendo solução aquosa de ácido clorídrico. Ocorre reação com liberação de gás que é totalmente coletado em um Balão , de volume igual a . Terminada a reação, restam de zinco metálico no erlenmeyer. A seguir, por meio de um tubo provido de torneira, de volumes desprezíveis, o Balão é conectado um Balão , de volume igual a , que contém gás nitrogênio sob pressão de . Considere que a temperatura é igual em ambos os balões e que esta é mantida constante durante todo o experimento. Abrindo-se a torneira do tubo de conexão entre os dois balões, ocorre a mistura dos dois gases. Após estabelecido o equilíbrio, a pressão nos dois balões pode ser expressa em função da constante dos gases () e da temperatura absoluta () por


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ITA IIIT 04/10/2022, 01:02
A princípio, precisamos pensar na reação do zinco metálico com o ácido clorídrico. Felizmente, o enunciado já nos alerta sobre a produção de um gás, o que deixa mais intuitivo escrever:\begin{matrix} \ce{Zn_{(s)} + 2HCl_{(aq)} &->& 2ZnCl_{(aq)} + H_2_{(g)}} \end{matrix}O que nos interessa aqui é a estequiometria da reação, no caso, a razão $1:1$ entre o zinco metálico e o gás. Nesse contexto, vamos encontrar a quantidade em mol produzida de gás hidrogênio a partir da diferença em mol dos estados inicial e final do zinco, vejamos:\begin{matrix} n_{inicial} = \dfrac{\ce{1 mol Zn}}{\ce{65,5 g Zn}} \cdot \ce{180 g Zn} &,& n_{final} = \dfrac{\ce{1 mol Zn}}{\ce{65,5 g Zn}} \cdot \ce{49 g Zn} \end{matrix}Então,\begin{matrix} n_{inicial} - n_{final} = 2 \ \pu{mol Zn} \equiv 2 \ \ce{mol H2} \end{matrix}Agora, vamos pensar na equação geral dos gases ideias. No caso, percebe-se que a temperatura assim como a quantidade em mol de cada gás é constante, ou seja, temos a relação:\begin{matrix} P_iV_i = P_fV_f \end{matrix}Visando pressões parciais:\begin{matrix} \ce{H_2:} & P_i \cdot 2 = P_{\ce{H_2}} \cdot (2+4) &\Rightarrow& P_{\ce{H_2}} = \dfrac{P_i}{3}\\ \ce{N_2:} & 3 \cdot 4 = P_{\ce{N_2}} \cdot (2+4) &\Rightarrow& P_{\ce{N_2}} = 2 \ \pu{atm} \end{matrix}Veja que $P_i$ é:\begin{matrix}P_i V_i =n RT \\ P_i \cdot 2 = 2 \cdot RT \\ P_i = RT \end{matrix}Portanto, conhecida a lei de Dalton para pressões parciais, a pressão total do sistema será:\begin{matrix}P_{Sistema} = P_{\ce{H_2}} + P_{\ce{N_2}} \\ \\ \boxed{P_{Sistema} = \dfrac{RT}{3} + 2} \end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (D) \end{matrix}
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Gabriel Rodrigues
22:58 15/03/2023
Depois de encontrar o número de mols de H2, dava para chegar no mesmo resultado fazendo PV = nRT no balão B para encontrar número de mols do N2 e depois um P(V1+V2) = (n1+n2)RT.
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