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UFSC – Departamento de Química
QMC 5119 - Introdução ao Laboratório de Química
Prof. Marcos
Prof. Santiago
Prof. Giovanni

EXPERIÊNCIA Nº 4
DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLECULAR DE UM GÁS:
MÉTODO DO RECOLHIMENTO SOBRE ÁGUA

1. Introdução:
Considerando a dificuldade para se entender o comportamento dos gases (reais),
utiliza-se a idéia de gás ideal como uma hipótese de trabalho teórico. De fato esse é um
tratamento aproximado, mas os gases reais podem ser tratados como ideais quando
submetidos a certas condições experimentais como em baixas pressões e/ou em
elevadas temperaturas. Realmente, ao se examinar o comportamento experimental de
gases reais, através das medidas de
volume, temperatura e número de moles
em função da pressão, observa-se um
desvio do comportamento que seria
esperado para um gás ideal (pV = nRT).
A figura ao lado demonstra a razão
(pV/nRT) em função da pressão para
diferentes gases (reais) na temperatura de
200 K. O valor para um comportamento
ideal, que obedece a equação pV = nRT,
seria igual a unidade. Localize na figura, a
linha reta que corresponderia ao
comportamento de um gás ideal. Note,
conforme a figura, que ocorre um desvio
da idealidade, sendo que para baixas
pressões (menores do que 1 atm) o valor
da razão tende para a unidade.
2. Pré-laboratório
1) Veja um link na internet, com simulações em java, sobre gases ideais
http://www.walter-fendt.de/ph14br/gaslaw_br.htm
2) Conforme o procedimento inicial a seguir (Determinação da massa molar de um gás),
você acha que poderia determinar a massa molar de outros gases, por exemplo NH3 e
SO2, utilizando água? Explique a sua resposta.
2

3) Uma mistura de dois sólidos, CaCO3 e MgCO3 , foi aquecida. Cada composto sofreu
decomposição e os únicos produtos formados foram óxido de cálcio [CaO], óxido de
magnésio [MgO] e gás carbônico [CO2]. Se a mistura original de carbonatos tinha uma
massa de 24,91 g e a massa final de óxidos foi 12,75 g, qual era a percentagem de
CaCO3 na amostra original? Mostre todos os cálculos.
3. Procedimento experimental
♣ Determinação da massa molar de um gás
-

Uma proveta deve ser preenchida com água e invertida numa bacia com
aproximadamente 2/3 de água. Segure a proveta com uma das mãos.

-

Pese um isqueiro
Massa do isqueiro: _________ g

-

Uma das extremidades de um tubo de borracha deve
ser colocado no interior da proveta e a outra
extremidade conectada a um isqueiro de gás,
conforme ilustrado na figura ao lado. Quando a
válvula do isqueiro for aberta, pressionando
levemente o botão, gás butano (C4H10) será liberado,
deslocando a água do interior da proveta.
Obs: Verifique se as janelas do laboratório estão abertas.

-

Transfira uma quantidade de gás, suficiente para que os níveis de água dentro e fora
da proveta fiquem iguais. Deste modo as pressões interna (devido ao gás) e externa
(pressão atmosférica) serão iguais.

-

Leia o volume do gás na proveta.

Volume de gás: _______ mL
Nota: Se a conexão do tubo ao isqueiro apresentar vazamento, seus resultados
apresentarão erros. Não libere o gás rapidamente, para evitar o congelamento
do gás na saída do isqueiro.
-

Nesse momento, pese o isqueiro, após transferir uma massa de gás para o interior da
proveta. Caso o isqueiro esteja molhado, use uma toalha de papel para secá-lo.

massa do isqueiro após transferir gás para o interior da proveta

_______ g

massa do gás transferido .............................................................

_______ g

temperatura em que foi feito o experimento ................................. _______ oC
3

Quanto ao valor da pressão atmosférica, podemos considerar 1 atm.
Utilizando a equação geral dos gases pV = nRT e lembrando que o número de
moles (n) é igual a razão da massa pela massa molar, pode-se calcular a massa molar do
gás.
♣ Determinação do teor de carbonato
(i) em amostra conhecida
A determinação do teor de carbonato em uma amostra será feita através da
reação dessa amostra com uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCl(aq)), de acordo
com a seguinte reação:
CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)
- Monte o sistema semelhante ao procedimento anterior, sendo o isqueiro substituído
por um kitassato, onde será feita a reação de uma determinada quantidade de carbonato
de cálcio sólido com solução de ácido clorídrico. A figura ao lado ilustra um esquema
de como deve ser montado o sistema.
-

transfira, com cuidado, 20,0 mL de
solução aquosa 6 mol L-1 de HCl para o
kitassato.

-

pese cerca de 0,50 g de amostra de
carbonato, num pedaço de papel toalha,
embrulhe-o e transfira o conjunto para o
interior do kitassato.
Feche rapidamente o kitassato com uma
rolha de maneira que o gás desprendido
seja transferido para o interior da
proveta. Esta operação deve ser efetuada
com muito cuidado para evitar a perda
do gás produzido durante a reação.

-

-

anote a temperatura da água e leia o volume do gás carbônico contido no interior da
proveta.
temperatura:

_______ oC

volume de gás no interior da proveta:

_______ mL

Utilizando a equação dos gases ideais, calcule o número de moles de gás
carbônico (CO2) formado na reação.
4

(ii) em amostra desconhecida
Repita este procedimento utilizando uma amostra com um teor de carbonato
desconhecido.
Observações para o relatório:
1. Calcule a massa molar do butano, a partir dos dados experimentais que você obteve
e compare esse valor experimental com o valor calculado a partir das massas
atômicas de cada componente da molécula e determine o erro relativo.
2. Calcule o número de moles de carbonato de cálcio contido nas amostras adicionadas
no kitassato, a partir da leitura do volume do gás produzido, da temperatura do
experimento, da pressão do gás e da massa da amostra utilizada.
3. Comente sobre possíveis erros (considere a possivel reação entre o gás liberado com
a água) nos procedimentos (i) e (ii).

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Experimento 4 20091 determinação da massa molecular de um gás

  • 1. UFSC – Departamento de Química QMC 5119 - Introdução ao Laboratório de Química Prof. Marcos Prof. Santiago Prof. Giovanni EXPERIÊNCIA Nº 4 DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLECULAR DE UM GÁS: MÉTODO DO RECOLHIMENTO SOBRE ÁGUA 1. Introdução: Considerando a dificuldade para se entender o comportamento dos gases (reais), utiliza-se a idéia de gás ideal como uma hipótese de trabalho teórico. De fato esse é um tratamento aproximado, mas os gases reais podem ser tratados como ideais quando submetidos a certas condições experimentais como em baixas pressões e/ou em elevadas temperaturas. Realmente, ao se examinar o comportamento experimental de gases reais, através das medidas de volume, temperatura e número de moles em função da pressão, observa-se um desvio do comportamento que seria esperado para um gás ideal (pV = nRT). A figura ao lado demonstra a razão (pV/nRT) em função da pressão para diferentes gases (reais) na temperatura de 200 K. O valor para um comportamento ideal, que obedece a equação pV = nRT, seria igual a unidade. Localize na figura, a linha reta que corresponderia ao comportamento de um gás ideal. Note, conforme a figura, que ocorre um desvio da idealidade, sendo que para baixas pressões (menores do que 1 atm) o valor da razão tende para a unidade. 2. Pré-laboratório 1) Veja um link na internet, com simulações em java, sobre gases ideais http://www.walter-fendt.de/ph14br/gaslaw_br.htm 2) Conforme o procedimento inicial a seguir (Determinação da massa molar de um gás), você acha que poderia determinar a massa molar de outros gases, por exemplo NH3 e SO2, utilizando água? Explique a sua resposta.
  • 2. 2 3) Uma mistura de dois sólidos, CaCO3 e MgCO3 , foi aquecida. Cada composto sofreu decomposição e os únicos produtos formados foram óxido de cálcio [CaO], óxido de magnésio [MgO] e gás carbônico [CO2]. Se a mistura original de carbonatos tinha uma massa de 24,91 g e a massa final de óxidos foi 12,75 g, qual era a percentagem de CaCO3 na amostra original? Mostre todos os cálculos. 3. Procedimento experimental ♣ Determinação da massa molar de um gás - Uma proveta deve ser preenchida com água e invertida numa bacia com aproximadamente 2/3 de água. Segure a proveta com uma das mãos. - Pese um isqueiro Massa do isqueiro: _________ g - Uma das extremidades de um tubo de borracha deve ser colocado no interior da proveta e a outra extremidade conectada a um isqueiro de gás, conforme ilustrado na figura ao lado. Quando a válvula do isqueiro for aberta, pressionando levemente o botão, gás butano (C4H10) será liberado, deslocando a água do interior da proveta. Obs: Verifique se as janelas do laboratório estão abertas. - Transfira uma quantidade de gás, suficiente para que os níveis de água dentro e fora da proveta fiquem iguais. Deste modo as pressões interna (devido ao gás) e externa (pressão atmosférica) serão iguais. - Leia o volume do gás na proveta. Volume de gás: _______ mL Nota: Se a conexão do tubo ao isqueiro apresentar vazamento, seus resultados apresentarão erros. Não libere o gás rapidamente, para evitar o congelamento do gás na saída do isqueiro. - Nesse momento, pese o isqueiro, após transferir uma massa de gás para o interior da proveta. Caso o isqueiro esteja molhado, use uma toalha de papel para secá-lo. massa do isqueiro após transferir gás para o interior da proveta _______ g massa do gás transferido ............................................................. _______ g temperatura em que foi feito o experimento ................................. _______ oC
  • 3. 3 Quanto ao valor da pressão atmosférica, podemos considerar 1 atm. Utilizando a equação geral dos gases pV = nRT e lembrando que o número de moles (n) é igual a razão da massa pela massa molar, pode-se calcular a massa molar do gás. ♣ Determinação do teor de carbonato (i) em amostra conhecida A determinação do teor de carbonato em uma amostra será feita através da reação dessa amostra com uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCl(aq)), de acordo com a seguinte reação: CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l) - Monte o sistema semelhante ao procedimento anterior, sendo o isqueiro substituído por um kitassato, onde será feita a reação de uma determinada quantidade de carbonato de cálcio sólido com solução de ácido clorídrico. A figura ao lado ilustra um esquema de como deve ser montado o sistema. - transfira, com cuidado, 20,0 mL de solução aquosa 6 mol L-1 de HCl para o kitassato. - pese cerca de 0,50 g de amostra de carbonato, num pedaço de papel toalha, embrulhe-o e transfira o conjunto para o interior do kitassato. Feche rapidamente o kitassato com uma rolha de maneira que o gás desprendido seja transferido para o interior da proveta. Esta operação deve ser efetuada com muito cuidado para evitar a perda do gás produzido durante a reação. - - anote a temperatura da água e leia o volume do gás carbônico contido no interior da proveta. temperatura: _______ oC volume de gás no interior da proveta: _______ mL Utilizando a equação dos gases ideais, calcule o número de moles de gás carbônico (CO2) formado na reação.
  • 4. 4 (ii) em amostra desconhecida Repita este procedimento utilizando uma amostra com um teor de carbonato desconhecido. Observações para o relatório: 1. Calcule a massa molar do butano, a partir dos dados experimentais que você obteve e compare esse valor experimental com o valor calculado a partir das massas atômicas de cada componente da molécula e determine o erro relativo. 2. Calcule o número de moles de carbonato de cálcio contido nas amostras adicionadas no kitassato, a partir da leitura do volume do gás produzido, da temperatura do experimento, da pressão do gás e da massa da amostra utilizada. 3. Comente sobre possíveis erros (considere a possivel reação entre o gás liberado com a água) nos procedimentos (i) e (ii).