Questão 11

FUVEST 2015

Química

(FUVEST 2015 - 2ª fase) O sistema de airbag de um carro é formado por um sensor que detecta rápidas diminuições de velocidade, uma bolsa inflável e um dispositivo contendo azida de sódio ( $NaN_3$ ) e outras substâncias secundárias. O sensor, ao detectar uma grande desaceleração, produz uma descarga elétrica que provoca o aquecimento e a decomposição da azida de sódio. O nitrogênio ( $N_2$ ) liberado na reação infla rapidamente a bolsa͕que, então, protege o motorista. Considere a situação em que o carro, inicialmente a 36 km/h (10 m/s), dirigido por um motorista de 60 kg, para devido a uma colisão frontal.

a) Nessa colisão, qual é a variação $Delta$ E da energia cinética do motorista?

b) Durante o 0,2 s da interação do motorista com a bolsa, qual é o módulo a da aceleração média desse motorista?

c) Escreva a reação química de decomposição da azida de sódio formando sódio metálico e nitrogênio gasoso.

d) Sob pressão atmosférica de 1 atm e temperatura de 27º C, qual é o volume V de gás nitrogênio formado pela decomposição de 65 g de azida de sódio?

Note e adote: Desconsidere o intervalo de tempo para a bolsa inflar. Ao término da interação com a bolsa do airbag, o motorista está em repouso. Considere o nitrogênio como um gás ideal. Constante universal dos gases: R = 0,08 atm L / (mol K). 0 o C = 273 K.

Elemento	Massa atômica (g/mol)
Sódio	23
Nitrogênio	14

Gabarito:

Resolução:

a) Nessa colisão, qual é a variação $Delta$ E da energia cinética do motorista?

$Delta E=frac{m}{2}cdot (V_f^2-V_i^2)$

$Delta E=frac{60}{2}cdot (0^2-10^2)$

$Delta E=frac{60}{2}cdot (0-100)$

$Delta E=frac{60}{2}cdot (-100)$

$Delta E=30cdot (-100)$

$Delta E=-3000=-3cdot 10^{3}kJ$

b) Durante o 0,2 s da interação do motorista com a bolsa, qual é o módulo a da aceleração média desse motorista?

$a=frac{|Delta V|}{Delta t}=frac{0-10}{0,2-0}=frac{10}{0,2}=50mcdot s^{-2}$

c) Escreva a reação química de decomposição da azida de sódio formando sódio metálico e nitrogênio gasoso.

$2NaN_{3_{(s)}} ightarrow 2Na_{_{(s)}}+3N_{2_{(g)}}$

d) Sob pressão atmosférica de 1 atm e temperatura de 27º C, qual é o volume V de gás nitrogênio formado pela decomposição de 65 g de azida de sódio?

Pela estequiometria da reação:

$egin{matrix} 2;mol;de;NaN_3&-&3;mol;de;N_2\130g;de;NaN_3&-&42g;de;N_2\65g&-&x end{matrix}$

$frac{130}{65}=frac{42}{x}$

$x=frac{42cdot 65}{130}=21g ;de;N_2=1,5;mol;de;N_2$

$Pcdot V=ncdot Rcdot T$

$1cdot V=1,5cdot 0,08cdot 300$

$V=36L$

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