Um vaso de pressão com volume interno de contém gás nitrogênio () quimicamente puro, submetido à temperatura constante de e pressão total de . Assumindo que o se comporta como gás ideal, assinale a opção CORRETA que apresenta os respectivos valores numéricos do número de moléculas e da massa específica, em , desse gás quando exposto às condições de pressão e temperatura apresentadas.
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A questão envolve muito mais o trabalho braçal de resolver contas do que conceitos químicos em si. Nesse contexto, podemos começar por encontrar o número de mols do gás nitrogênio, para isso, conforme dados do enunciado, pode-se utilizar a equação geral dos gases ideias:\begin{matrix}PV=nRT
\end{matrix}Substituindo os valores do enunciado:\begin{matrix}
(2)(0,250) = n(0,082)(523)
\end{matrix}Então,\begin{matrix}
n \approx 1,2 \times 10^{-2} \ \pu{mol}
\end{matrix}Com isso, pensando no número de moléculas, sabe-se conforme constante de Avogadro que: $1$ mol equivale a $6,02 \times 10^{23}$ moléculas. Desse modo, têm-se:
\begin{matrix}
\text{número de moléculas} = \dfrac{6,02 \times 10^{23}}{1 \ \pu{mol}} \cdot 1,2 \times 10^{-2} \ \pu{mol}
\end{matrix}Portanto,\begin{matrix} \text{número de moléculas} \approx 7,2 \times 10^{21}
\end{matrix}Por outro lado, a questão também solicita a massa específica, o que é simplesmente a razão entre a massa de gás nitrogênio e o volume em questão. Nesse sentido, a partir do número de mols, têm-se:\begin{matrix}
n = \dfrac{m_{\ce{N2}}}{M_{\ce{N2}}} &,& M_{\ce{N2}} = 28 \ \pu{g/mol} &\therefore& m_{\ce{N2}} \approx 33,6 \times 10^{-2} \pu{g}
\end{matrix}Consequentemente,\begin{matrix}
\text{massa específica} = \dfrac{33,6 \times 10^{-2}}{0,250} \approx 1,3 \ \pu{kg/m^3}
\end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ $1 \ \pu{g/L} \equiv 1 \ \pu{kg/m^3}$\begin{matrix}Letra \ (D)
\end{matrix}