Question

Em um recipiente com paredes perfeitamente condutoras de calor encontra-se uma solução altamente concentrada de ácido clorídrico à temperatura de 27 °C e à pressão atmosférica. Certa quantidade de pó de magnésio é colocada na solução e, imediatamente depois, o recipiente é tampado com um pistão de massa desprezível, que fica em contato com a superfície do líquido e que pode deslizar sem atrito ao longo do recipiente. Quando a situação de equilíbrio é alcançada observa-se que o magnésio reagiu completamente com o ácido e que o pistão levantou-se em relação à superfície da solução devido à produção de gás. Sabendo que no processo todo o sistema realizou um trabalho de 240 J, e considerando o gás produzido como ideal, determine a massa, em gramas, de magnésio inicialmente colocada na solução. Dados:
→R 8,0 J/Kmol;Mg 24,30.
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Answer 1

Ao dizer que as paredes são perfeitamente condutoras, significa que todo o calor eventualmente gerado na geração foi rapidamente dissipado. Assim, o trabalho do sistema no pistão se dá apenas pela produção de volume de hidrogênio (não tendo expansão por variação de temperatura).
Como o sistema tem um pistão móvel de peso desprezível e sem atritos, o trapalho foi realizado sob pressão constante. A fórmula para calcular o trabalho será:
W=P.ΔV
Sendo que:
W=240J
P=1atm = 101325 Pa = 101325 J/m³
Sunbstituindo:
W=P.ΔV
240=101325.ΔV
ΔV=240/101325 = 0,002369 m³  = 2,369 L

Usando a equação dos gases ideais, calculamos a quantidade de mols de hidrogênio produzida:
n=P.V/R.T
Temos:
P=1atm = 101325 J/m³
V= 0,002369 m³
T= 27°C = (27+273)K = 300K
R=8J/mol.K   ( o correto é 8,314, mas como o exercício da esse valor, usamos ele)
Então:
n=P.V/R.T = 101325. 0,002369/(8.300)= 0,1 mol de H2

A reação que ocorre é:
Mg + 2HCl --> MgCl2  +  H2

Pela reação, 1mol de H2 é formado por 1mol de Mg. Então 0,1mol de H2
será formado por 0,1mol de Mg.
Calculamos a massa disso:
n=m/MM  -->  m=n.MM
MM(Mg)=24,3g/mol
Então:
m(Mg)=0,1.24,3 = 2,43g de magnésio.

Espero ter ajudado =)