Questão resolvida sobre gases, da UEL 2020

(UEL/2020) Nos museus, algumas peças são hermeticamente conservadas em redomas de vidro contendo gases nobres, tal como o argônio que, por ser inerte, previne processos de oxidação. Em um museu, os diretores constataram que, ao longo do tempo, as partes metálicas de um relógio fabricado por volta de 1950 estavam sendo oxidadas, indicando que, além do gás argônio, havia gás oxigênio dentro da redoma. Um experimento foi realizado com o intuito de determinar a presença de gás oxigênio dentro da redoma. Para tanto, 10,0 L da mistura gasosa contida na redoma foram coletados com uma seringa hermética, sendo que 5,0 L da mistura foram transferidos para um frasco com capacidade volumétrica de 30,0 L contendo 1,0 g de gás hidrogênio. Em seguida, fez-se ar uma faísca elétrica pela mistura resultando na reação entre gás hidrogênio e oxigênio, sem excesso de reagentes com formação de água na fase gasosa.

Sabendo que não houve variação da temperatura (298 K) e do volume do frasco, e que a pressão final no frasco foi de 2,0 atm, assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, a quantidade, em mols, de argônio e de oxigênio contidos na alíquota de 5,0 L da seringa.

Dados:
Massa atômica do H = 1 u
R = 0,082 atm.L.K⁻¹.mol⁻¹

A) 1,95 e 0,25
B) 2,45 e 0,50
C) 2,95 e 0,82
D) 4,35 e 0,43
E) 4,85 e 1,00

RESOLUÇÃO:
Pela equação de Clapeyron determina-se o número de moles na seringa:
PV = n . R. T
2 atm x 30 L = n x 0,082 atm.L.K⁻¹.mol⁻¹ x 298 K
n = 2,45 moles (total de moles)

1g de gás hidrogênio reagiu com o oxigênio (sem excesso de reagentes). A equação química que ocorre é a seguinte.
1H₂ + 1/2O₂ –> 1 H₂O
Observe que 1 mol de hidrogênio reage com 0,5 mol de oxigênio.
A massa molar do gás hidrogênio (H₂) é 2 g/mol.
Então, em 1 g de gás hidrogênio há 0,5 mols de H₂.
Pela equação acima:
1 mol H₂ —- 0,5 mol de O₂
0,5 mol H₂ — x ⇒ x = 0,25 mols de O₂
Também há formação de água. Como está na proporção de 1:1 para o H₂, serão produzidos 0,5 mols de água.