Química Avançada 2015 - Discursiva 2a (parte 1 de 2)

RKA2G Questão 2: o eteno (C₂H₄), em sua forma gasosa, cuja massa molar é de 28,1 g/mol, pode ser preparado pela desidratação do etanol (C₂H₅OH), também gasoso, cuja massa molar é de 46,1 g/mol, usando um catalisador sólido. O aparato para a produção laboratorial é mostrado na figura acima. A equação para a desidratação é dada abaixo. Um estudante adicionou uma amostra de 0,2 g de etanol líquido em um tubo de ensaio, usando o aparato mostrado acima. O mesmo estudante aqueceu cuidadosamente o tubo de ensaio com o bico de Bunsen até que todo o etanol evaporasse e a geração do gás fosse interrompida. Quando a reação cessou, o volume de gás coletado foi de 0,0854 litros sob 0,822 atm e 350 K. A pressão de vapor da água a 305 K é 35,7 Torr. Item (a): calcule o número de mols de C₂H₄ gasoso, 1: que foi de fato produzido no experimento e quantificado no tubo de coleta de gás, e 2: que seria produzido se a reação de desidratação fosse completa. Neste vídeo, vamos calcular apenas a parte 1 do item (a). No próximo vídeo, calcularemos a parte 2 do item (a) e também o item (b), que solicita que calculemos o rendimento percentual de C₂H₄ gasoso no experimento. O exercício ainda nos fornece os valores da constante de gases, R, e ainda uma relação numérica entre valores de atmosfera, milímetros de mercúrio e torricelli. Portanto, o que temos aqui é a lã de vidro contendo o etanol que, na presença de um catalisador sólido, quando aquecida pelo bico de Bunsen, irá sofrer uma reação de desidratação, apresentada aqui abaixo, liberando gás eteno. O gás eteno, então, é conduzido por aqui até o tubo de coleta de gás, bem aqui. A água (resfriada e, portanto, com pouca pressão de vapor) é mais densa e fará com que o gás se apresente no topo do tubo de coleta. Vamos coletar as informações que são importantes para a resolução do exercício. O próprio exercício nos forneceu o valor de R como 0,08206 litros atm por mol Kelvin. Forneceu, ainda, o volume total, que é 0,0854 litros, a temperatura, que é 305 K e a pressão total do sistema, que é 0,822 atm. Ele forneceu, ainda, que a pressão parcial da água é de 35,7 Torr. Este valor, se considerarmos a relação entre atm e Torr, por uma regra de três, podemos chegar que 35,7 Torr vezes 1 atm sobre 760 Torr equivale a aproximadamente 0,047 atm. Ou seja, 35,7 Torr equivale a aproximadamente 0,047 atm Sabemos, ainda, que a pressão total do sistema é dada pela soma da pressão parcial da água com a pressão parcial do eteno. Portanto, a pressão parcial do eteno pode ser calculada subtraindo, da pressão total, a pressão parcial da água. Portanto, a pressão parcial do eteno equivale a 0,822, que é a pressão total do sistema, menos 0,047, que é a pressão parcial da água, resultando em 0,775 atm. Isto é, a pressão parcial do eteno equivale a 0,775 atm. Finalmente, temos a relação dos gases ideais, que é dada como uma constante equivalente à multiplicação entre a pressão e o volume do sistema , sobre o número de mols vezes a temperatura. Como o que nos interessa é o número de mols, podemos isolá-lo e vamos descobrir que n = PV/RT Então, temos que o número de mols de eteno equivale à pressão, que é 0,775 atm, vezes o volume total, que é 0,0854 litros, dividido pela constante dos gases, 0,08206 litro atm por mol Kelvin, vezes a temperatura do sistema, que é 305 K. Isso vai resultar em aproximadamente 0,00264 mol. Ou seja, a quantidade em mols de eteno formada por essa reação foi de 0,00264 mol.