Uma solução é preparada pela mistura de 15 mL\pu{15 mL} de etanol e 250 mL\pu{250 mL} de água em 25 °C\pu{25 \degree C}. Nessa solução, o volume parcial molar de água é 17,5 cm3 ⋅ mol−1\pu{17,5 cm3.mol-1} e o volume parcial molar do etanol é 57 cm3 ⋅ mol−1\pu{57 cm3.mol-1}.

Considere as proposições:

  1. O volume total da solução é 258 mL.\pu{258 mL}.

  2. A solução apresenta desvio da lei de Raoult.

  3. A acomodação das moléculas de água entre as moléculas de etanol leva à contração do volume quando as soluções são misturadas.

  4. As interações entre as moléculas de água e etanol possuem mesma força que as interações entre as moléculas de água e as interações entre as moléculas de etanol.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

DadosHX2O(l)\ce{H2O(l)}CX2HX5OH(l)\ce{C2H5OH(l)}
ρ/gcm3\rho/\pu{g//cm3}1,0\pu{1,0}0,8\pu{0,8}
Gabarito
Gabarito
Etapa 1.Calcule a quantidade de cada componente.

De m=ρVm = \rho V e n=m/Mn = m/M, nHX2O=1,0 gcm3×250 cm318 gmol=13,9 molnCX2HX5OH=0,8 gcm3×15 cm346 gmol=0,26 mol \begin{aligned} n_{\ce{H2O}} &= \dfrac{ \pu{1,0 g//cm3} \times \pu{250 cm3} }{ \pu{18 g//mol} } = \pu{13,9 mol} \\ n_{\ce{C2H5OH}} &= \dfrac{ \pu{0,8 g//cm3} \times \pu{15 cm3} }{ \pu{46 g//mol} } = \pu{0,26 mol} \end{aligned}

Etapa 2.Proposição 1: Correta.

De V=nVm,parcialV = n V_\mathrm{m,parcial}, VHX2O=13,9 mol×17,5 cm3mol=243 cm3VCX2HX5OH=0,26 mol×57 cm3mol=15 cm3 \begin{aligned} V_{\ce{H2O}} &= \pu{13,9 mol} \times \pu{17,5 cm3//mol} = \pu{243 cm3} \\ V_{\ce{C2H5OH}} &= \pu{0,26 mol} \times \pu{57 cm3//mol} = \pu{15 cm3} \end{aligned} Vtotal=243 cm3+15 cm3=258 mL V_\text{total} = \pu{243 cm3} + \pu{15 cm3} = \pu{258 mL}

Etapa 3.Proposição 2: Correta.

O volume total calculado (258 mL\pu{258 mL}) é menor que o volume dos componentes puros (265 mL\pu{265 mL}), indicando contração na mistura e, portanto, desvio da lei de Raoult.

Etapa 4.Proposição 3: Correta.

A contração ocorre porque as moléculas de água se acomodam nos espaços entre as moléculas de etanol, reduzindo o volume total.

Etapa 5.Proposição 4: Incorreta.

A interação água-água (ligação de hidrogênio intensa, com dois hidrogênios e dois pares de elétrons livres por molécula) é mais forte que a interação água-etanol, o que explica o desvio da idealidade.