Durante uma avaliação de segurança em um laboratório escolar, uma equipe analisa a quantidade de gás oxigênio…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma avaliação de segurança em um laboratório escolar, uma equipe analisa a quantidade de gás oxigênio presente em uma amostra de ar seco para estimar a disponibilidade de comburente em situações de combustão. A amostra ocupa 10,0 L, está sob pressão de 1,00 atm e temperatura de 25,0 °C. Considere que o ar contém 20,95% de O2 em volume. Para os gases, use a relação PV = nRT, com R = 0,08206 L·atm·mol?¹·K?¹. A conversão entre temperatura Celsius e kelvin é dada por T(K) = T(°C) + 273,15. Com base nos dados da amostra, qual é a quantidade de matéria de O2 disponível para a análise do risco de combustão?
- A) 8,18 × 10⁻² mol
- B) 1,02 × 10⁰ mol
- C) 8,57 × 10⁻² mol
- D) 9,34 × 10⁻² mol
- E) 4,09 × 10⁻¹ mol
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Converter a temperatura para kelvin: T = 25,0 + 273,15 = 298,15 K. Passo 2: Calcular a quantidade total de gás na amostra com PV = nRT, isolando n = PV/(RT) = (1,00 x 10,0)/(0,08206 x 298,15) = 10,0/24,466 = 0,4087 mol de ar. Passo 3: Como o ar contém 20,95% de O2 em volume, a quantidade de O2 é n(O2) = 0,2095 x 0,4087 = 0,0856 mol, que arredondada para três algarismos significativos fica 8,56 x 10^-2 mol. Passo 4: Esse valor é o mais próximo da alternativa C (8,57 x 10^-2 mol), a diferença de 0,01 vem do arredondamento intermediário (se a temperatura for arredondada para 298 K, obtém-se exatamente 8,57 x 10^-2 mol). Passo 5: Conclusão: o gabarito oficial C está correto. A alternativa A (8,18 x 10^-2 mol) está errada, pois corresponderia a uma temperatura bem acima de 298 K, o que não está de acordo com os dados. A alternativa B (1,02 mol) está errada, pois seria o resultado de usar 25 em vez de 298 K. A alternativa D (9,34 x 10^-2 mol) está errada, pois corresponde a uma temperatura próxima de 273 K, e não aos 25 °C do enunciado. A alternativa E (4,09 x 10^-1 mol) está errada, pois é a quantidade total de gás, sem considerar a fração de O2 de 20,95%.
💡 Dica: Aplique a equação dos gases ideais para encontrar n.
Alternativa por alternativa
Provavelmente aplicou corretamente a fração de 20,95%, mas usou uma temperatura incorreta no cálculo de n, obtendo uma quantidade total de gás muito maior do que a real. Errou a etapa de conversão ou o valor de T na equação dos gases.
Esqueceu de converter 25,0 °C para kelvin e usou 25 diretamente na equação PV = nRT. Com isso, a quantidade total de gás ficou cerca de 4,87 mol e o O2 resultou em 1,02 mol.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade total de ar com a quantidade de O2, calculando mols de ar ao invés de O2.
Primeiro, calcula-se a quantidade total de matéria do ar: n = PV/(RT) = (1,00 × 10,0)/(0,08206 × 298,15) ≈ 0,4087 mol. Como o O₂ corresponde a 20,95% do volume do ar, em condições iguais de temperatura e pressão ele também corresponde a 20,95% da quantidade de matéria: n(O₂) = 0,2095 × 0,4087 ≈ 0,0857 mol = 8,57 × 10⁻² mol. Essa estimativa pode ser usada na avaliação quantitativa da disponibilidade de comburente e, portanto, de riscos associados à combustão.
Usou uma temperatura próxima de 273 K, como se a amostra estivesse a 0 °C, em vez de 298,15 K. Assim, obteve um número de mols de gás maior e um valor de O2 ligeiramente acima do correto.
Calculou corretamente a quantidade total de gás do ar (0,409 mol), mas não aplicou a fração de 20,95% de O2. Confundiu a quantidade total de gás com a quantidade de oxigênio.
Raio-X da questão
quantidade de mols de O2
avaliacao
lei dos gases ideais · cálculo de mols
Revisar a equação dos gases ideais e a composição do ar.
O aluno pode confundir a quantidade total de ar com a quantidade de O2, calculando mols de ar ao invés de O2.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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