Questão 123 do ENEM PPL 2022

Question

Os airbags de segurança dos automóveis são acionados com o impacto, que envia um sinal elétrico para o dispositivo e inicia a reação explosiva do trinitreto de sódio (\text{NaN}_3), produzindo sódio metálico e nitrogênio molecular, conforme a equação:

\ce{2 NaN3 (s) -> 2 Na (s) + 3 N2 (g)}

O gás produzido tem função de inflar o airbag. Esse tipo de dispositivo contém, aproximadamente, 100\text{ g} de \text{NaN}_3.

Considere: PV = nRT; P = 1\text{ atm}; T = 25\ ^\circ\text{C};

R = 0{,}0821\ \frac{\text{L}\cdot\text{atm}}{\text{K}\cdot\text{mol}} ; 0\ ^\circ\text{C} = 273\text{ K}

Massas molares: \text{NaN}_3 = 65\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} ; \text{N}_2 = 28\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} ; \text{Na} = 23\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}

Nesse dispositivo, o volume de gás produzido, em litro, é

A
4,7.
B
9,4.
C
18,8.
D
56,5.
E
113,0.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 123 do ENEM PPL 2022

2º dia · Ciências da Natureza · H25 · Química: Volume molar e estequiometria de gases

Os airbags de segurança dos automóveis são acionados com o impacto, que envia um sinal elétrico para o dispositivo e inicia a reação explosiva do trinitreto de sódio (\text{NaN}_3), produzindo sódio metálico e nitrogênio molecular, conforme a equação:

\ce{2 NaN3 (s) -> 2 Na (s) + 3 N2 (g)}

O gás produzido tem função de inflar o airbag. Esse tipo de dispositivo contém, aproximadamente, 100\text{ g} de \text{NaN}_3.

Considere: PV = nRT; P = 1\text{ atm}; T = 25\ ^\circ\text{C};

R = 0{,}0821\ \frac{\text{L}\cdot\text{atm}}{\text{K}\cdot\text{mol}} ; 0\ ^\circ\text{C} = 273\text{ K}

Massas molares: \text{NaN}_3 = 65\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} ; \text{N}_2 = 28\ \frac{\text{g}}{\text{mol}} ; \text{Na} = 23\ \frac{\text{g}}{\text{mol}}

Nesse dispositivo, o volume de gás produzido, em litro, é

A
4,7.
B
9,4.
C
18,8.
D
56,5.
E
113,0.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

Reportar erro na questão

Resolução comentada

Vamos calcular a quantidade de gás formada pela estequiometria e depois usar a equação dos gases, PV = nRT.

Mols de \ce{NaN3}: n = \dfrac{100}{65} \approx 1{,}54\ \text{mol}.
Pela equação, 2 mol de \ce{NaN3} produzem 3 mol de \ce{N2}. Então:

n_{\ce{N2}} = \dfrac{3}{2}\cdot 1{,}54 \approx 2{,}31\ \text{mol}

Temperatura em kelvin: T = 25 + 273 = 298\ \text{K}.
Aplicando PV = nRT com P = 1\ \text{atm}:

V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{2{,}31 \cdot 0{,}0821 \cdot 298}{1}

Primeiro, 0{,}0821 \cdot 298 \approx 24{,}47. Depois, 2{,}31 \cdot 24{,}47 \approx 56{,}5\ \text{L}.

A massa de \ce{N2} não é necessária: só o número de mols de gás importa. O sódio é sólido e não entra no volume.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AUsa a temperatura de 25 K em vez de 298 K, sem converter corretamente para kelvin.
BErra a proporção e as contas, chegando a um valor muito baixo, sem usar corretamente os 3 mol de N2 para cada 2 de NaN3.
CUsa 1 mol de N2 por mol de NaN3 e erra a conta, ignorando a proporção 3/2.
EDobra o resultado, tratando 3 mol de N2 por mol de NaN3 em vez de 3 para 2.

Assuntos: Volume molar e estequiometria de gases, Estudo dos gases e equação de Clapeyron.

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Questão 123 no caderno Azul do ENEM PPL 2022

Nos cadernos: Amarelo 105Cinza 102Azul 123Rosa 114