Exercício 2.3 - Estequiometria · Exame Nacional Física e Química A 2.ª fase 2021

2. A Estação Espacial Internacional (EEI; em inglês, International Space Station – ISS) move-se em torno da Terra, numa órbita aproximadamente circular.

Admita que a região em que a EEI se move pode ser considerada como vácuo.

2.3. Na EEI é possível, a partir do dióxido de carbono, $\text{CO}_2\text{ (g)}$, expirado, obter oxigénio, $\text{O}_2\text{ (g)}$, que é utilizado na zona habitável da estação.

A formação de $\text{O}_2\text{ (g)}$ pode ser traduzida por

$\begin{aligned}

\text{CO}_2\text{ (g)} + 4\ \text{H}_2\text{ (g)} &\rightarrow \text{CH}_4\text{ (g)} + 2\ \text{H}_2\text{O (g)} & \mathbf{(1)} \\[2mm]

2\ \text{H}_2\text{O (l)} &\rightarrow 2\ \text{H}_2\text{ (g)} + \text{O}_2\text{ (g)} & \mathbf{(2)}

\end{aligned}$

2.3.1.

O hidrogénio, $\text{H}_2\text{ (g)}$, produzido na reação (2) é reutilizado na reação (1).

Que quantidade de $\text{H}_2$ pode ser reutilizada, no máximo, por cada mole de $\text{H}_2$ consumida?

2.3.2.

Considere que, na zona habitável da EEI, existem $4{,}1 \times 10^{-2}\text{ mol}$ de moléculas por cada $\text{dm}^3$ de ar, sendo $7{,}0 \times 10^{-3}$ a fração molar de $\text{CO}_2$.

Admita que se consegue recuperar uma quantidade de $\text{O}_2$ igual a $\frac{2}{5}$ da quantidade de $\text{CO}_2$.

Determine o volume de ar necessário para se conseguir recuperar $1{,}0\text{ g}$ de $\text{O}_2$.

Apresente todos os cálculos efetuados.