Question

H2O(l) ---> H2 + 02
(i)

Se a reação não balanceada for mensurada nas condições ambientes onde a temperatura média é de 25°C e a pressão 1 ATM na eletrólise de 30 toneladas de água,responda:

a)a quantidade de matéria de H2.

b)o volume de gases que acaba de ser gerado.

c)a pressão parcial de cada gás.

Answer 1

Olá,

a reação balanceada é:
H2O --> H2 + 1/2O2
cada 1mol de H2O gera 1mol de H2 e 0,5mol de O2.
Sabendo que a massa molecular da água é:

H = 2x1g/mol + O = 16g/mol  = 18g/mol
Partindo de 30t de H2O, teremos a seguinte quantidade de matéria de H2O:

n = 3.10^7g/18gmol-1 = 1,67.10^6 mol 
como a proporção entre H2O:H2 é de 1:1 esse valor é também a quantidade de matéria de H2, formado.

Em relação ao O2, será formada a metade desse valor: 1,67.10^6/2 =  8,33.10^5mol é a quantidade de matéria de O2 formada.


b) o volume de gases pode ser calculado pela equação PV = nRTsabendo que R = 0,082 atm.L/mol.K 
Volume de H2:
V = nRT/P
V = 1,67.10^6 x 0,082 x 298 / 1
V = 40808L
Volume de O2:
V = nRT/PV = 8,33.10^5 x 0,082 x 298 / 1V = 20355L
volume total : 40808L + 20355L = 61163L

c) a pressão parcial é calculada por:

PA = XA.Pt

PA = pressão do gás A
XA = fração molar do gás A
Pt = pressão total

a fração molar é calculada como:

   nA
_______
nA + nB

nA = número de mol de A
nB = número de mol de B


fração molar do H2 ficará:


      nH2
________
nH2 + nO2



       1,67.10^6 
______________________   = 0,66

1,67.10^6  + 8,33.10^5


sabendo que a pressão total é :
Pt.Vt = nt.R.T

Pt = 2,5.10^6 x 0,082 x 298 / 61163L

Pt = 998atm


PH2 = XH2.Pt
PH2 = 0,66.998atm = 658atm


A soma das frações molares é = 1, logo, a fração molar de O2 é:
1 - 0,66 = 0,34

E a pressão parcial de O2:
PO2 = XO2.Pt

PO2 = 0,34.998atm = 339atm.