O dióxido de carbono, $\mathrm{CO}_{2}$, reage com o hidrogénio, $\mathrm{H}_{2}$, formando-se monóxido de carbono, $\mathrm{CO}$, e vapor de água. A reação em fase gasosa pode ser traduzida pela equação química
$$\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons \mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})$$
Num reator com a capacidade de $10,00 \mathrm{~L}$, foi introduzida, à temperatura de $700^{\circ} \mathrm{C}$, uma mistura gasosa inicialmente constituída por $0,300 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{CO}(\mathrm{g})$ e por $0,300 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})$.
Questão:
Calcule a densidade da mistura gasosa no reator.
Apresente todas as etapas de resolução.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
A densidade é a massa por unidade de volume: $$\rho=\frac{m}{V}=\frac{m_{\mathrm{CO}}+m_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}}{V}=\frac{n_{\mathrm{CO}} M_{\mathrm{CO}}+n_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}} M_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}}{V}$$
As massas molares de $\mathrm{CO}$ e de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ são:
$M_{\text {CO }}=(12,01+16,00) \mathrm{g} \mathrm{mol}^{-1}=28,01 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1} \mathrm{e}$
$M_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=(2 \times 1,01+16,00) \mathrm{g} \mathrm{mol}^{-1}=18,02 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}$.
Considerando as quantidades destas substâncias obtém-se:
$$\rho=\frac{0,300 \mathrm{~mol} \times 28,01 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}+0,300 \mathrm{~mol} \times 18,02 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}}{10,00 \mathrm{~dm}^{3}}=\frac{13,81 \mathrm{~g}}{10,00 \mathrm{~dm}^{3}}=1,38 \mathrm{~g} \mathrm{~dm}^{-3}$$
Fonte: SPF