O diamante, uma estrutura cristalina de carbono, é o material mais duro encontrado na natureza. Mastigar diamantes provavelmente quebraria os dentes e a sua ingestão causaria desconforto. Entretanto, há uma forma extravagante de ingerir um diamante, que é utilizá-lo para produzir água com gás, como no seguinte procedimento:

1 – O diamante triturado foi inserido dentro de um tubo de vidro;

2 – Foi injetado oxigênio gasoso no tubo de vidro, que foi aquecido com um maçarico;

3 – O gás produzido foi recolhido dentro de um tubo de ensaio imerso em nitrogênio líquido;

4 – Todo o sólido formado dentro do tubo de ensaio foi transferido para um cilindro de gás de volume interno de 1 L com a válvula fechada. Todo o CO2 sublimou dentro desse cilindro;

5 – O cilindro de gás foi então conectado a uma garrafa de água, que foi gaseificada com a abertura da válvula do cilindro.

a) Com base no esquema, a temperatura de fusão do N2 é maior, menor ou igual a temperatura de fusão do CO2?

b) Se um experimento exatamente igual for realizado trocando o volume de diamante utilizado pelo mesmo volume de grafite, a quantidade de CO2 formado ao fim do processo será menor, igual ou maior? Explique.

c) Partindo-se de 3 g de diamante, qual a massa de gelo seco obtida? Qual será a pressão gerada pelo CO2(g) dentro do cilindro de gás a 27 °C? Considere que o rendimento do experimento é de 100%.

Note e adote:
Densidade (g/cm3): Grafite = 2,0; Diamante = 3,5.
Massas molares (g/mol): C = 12; O = 16.
Constante universal dos gases ideais: R = 0,082 atm.L.mol-1.K-1

a) Considerando apenas as informações contidas no esquema, a temperatura de fusão do N2 é menor que a do CO2, pois assim obtém o CO2 sólido.

b) Para um mesmo volume de diamante e grafite, a massa de grafite será menor que a do diamante, pois a densidade do grafite é menor. Sendo assim, a quantidade em mol de carbono no grafite será menor, o que produzirá uma quantidade também menor de gás carbônico.

c) Massas molares em g/mol: C = 12 e CO2 = 44

A partir da equação de conversão do carbono em gás carbônico abaixo, é possível determinar a massa de gás carbônico produzido a partir do diamante (carbono).

começar estilo tamanho matemático 14px reto C espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito espaço mais espaço reto O com 2 subscrito espaço parêntese esquerdo reto g parêntese direito espaço seta para a direita espaço CO com 2 subscrito espaço parêntese esquerdo reto g parêntese direito fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px atributos de tabela alinhamento de coluna right center left fim dos atributos linha com célula com 1 espaço mol espaço de espaço reto C fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 1 espaço mol espaço de espaço CO com 2 subscrito fim da célula linha com seta para baixo blank seta para baixo linha com célula com 12 espaço reto g espaço de espaço reto C fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 44 espaço reto g espaço de espaço CO com 2 subscrito fim da célula linha com célula com 3 espaço reto g fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula reto x fim da tabela fim do estilo

Aplicando a regra de três, temos:

começar estilo tamanho matemático 14px reto x espaço igual a espaço espaço numerador parêntese esquerdo 3 espaço vezes espaço 44 parêntese direito sobre denominador 12 fim da fração reto x espaço igual a espaço 11 espaço reto g espaço de espaço CO com 2 subscrito fim do estilo

Para determinar a pressão do gás carbônico dentro do cilindro, temos que utilizar a equação de estado:

começar estilo tamanho matemático 14px reto P espaço vezes espaço reto V espaço igual a espaço reto n espaço vezes espaço reto R espaço vezes espaço reto T reto P espaço vezes espaço reto V espaço igual a espaço reto m sobre reto M espaço vezes espaço reto R espaço vezes espaço reto T espaço reto P espaço vezes espaço 1 espaço igual a espaço 11 sobre 44 espaço vezes espaço 0 vírgula 082 espaço vezes espaço 300 reto P espaço igual a espaço 6 vírgula 15 espaço atm fim do estilo