04- (UFPE) Considere as reações químicas abaixo.
  1. 2 \mathrm{~K}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{Cl}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow \mathrm{KCl}_{(\mathrm{s})}
  2. 2 \mathrm{Mg}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow 2 \mathrm{MgO}_{(\mathrm{s})}
  3. \mathrm{PbSO}_{4(\mathrm{aq})}+\mathrm{Na}_{2} \mathrm{~S}_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{PbS}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{~s})}
  4. \mathrm{CH}_{4(\mathrm{~g})}+2 \mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
  5. \mathrm{SO}_{2(g)}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(l)} \rightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(a q)}
Podemos afirmar que:
a) todas estão balanceadas.
b) 2, 3 e 4 estão balanceadas.
c) somente 2 e 4 estão balanceadas.
d) somente 1 não está balanceada.
e) nenhuma está corretamente balanceada, porque os estados físicos dos reagentes e produtos são diferentes.

Passo 1

O enunciado dá cinco reações químicas e pergunta qual alternativa descreve corretamente quais dessas reações estão balanceadas. As reações fornecidas são:
1.\;2\mathrm{K}_{(s)}+\mathrm{Cl}_{2(g)}\rightarrow \mathrm{KCl}_{(s)}
2.\;2\mathrm{Mg}_{(s)}+\mathrm{O}_{2(g)}\rightarrow 2\mathrm{MgO}_{(s)}
3.\;\mathrm{PbSO}_{4(aq)}+\mathrm{Na}_{2}\mathrm{S}_{(aq)}\rightarrow \mathrm{PbS}_{(s)}+\mathrm{Na}_{2}\mathrm{SO}_{4(s)}
4.\;\mathrm{CH}_{4(g)}+2\mathrm{O}_{2(g)}\rightarrow \mathrm{CO}_{2(g)}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}
5.\;\mathrm{SO}_{2(g)}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}\rightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4(aq)}
As alternativas são:
a) todas estão balanceadas.
b) 2,\,3 e 4 estão balanceadas.
c) somente 2 e 4 estão balanceadas.
d) somente 1 não está balanceada.
e) nenhuma está corretamente balanceada, porque os estados físicos dos reagentes e produtos são diferentes.
O objetivo agora é verificar, uma a uma, se cada equação está corretamente balanceada (isto é, se o número de átomos de cada elemento é o mesmo nos dois lados da seta). Não vamos nos confundir com estados físicos: eles não afetam a conservação de átomos.

Passo 2

Princípio para checar balanceamento (a “aula rápida”): a lei da conservação da massa diz que átomos não desaparecem nem surgem numa reação química. Para verificar se uma equação está balanceada, faço isto para cada elemento químico presente: conto o número de átomos desse elemento nos reagentes (lado esquerdo) e conto o número nos produtos (lado direito). Se todos os elementos tiverem a mesma contagem dos dois lados, a equação está balanceada. Se algum elemento tiver contagens diferentes, a equação não está balanceada e precisamos ajustar coeficientes estequiométricos inteiros (nunca mexer nos índices das fórmulas).

Passo 3

Equação: 2\mathrm{K}_{(s)}+\mathrm{Cl}_{2(g)}\rightarrow \mathrm{KCl}_{(s)}.
Contagem de átomos:
  • Potássio ( \mathrm{K}): reagentes têm 2 átomos (coeficiente 2 em 2\mathrm{K}); produtos têm 1 átomo (em \mathrm{KCl} o coeficiente implícito é 1). Logo 2 à esquerda e 1 à direita → diferente.
  • Cloro ( \mathrm{Cl}): reagentes têm 2 átomos (em \mathrm{Cl}_2); produtos têm 1 átomo (em \mathrm{KCl}). Logo 2 à esquerda e 1 à direita → diferente.
Conclusão: a equação não está balanceada. Para balancear, eu colocaria coeficiente 2 em \mathrm{KCl}: 2\mathrm{K}+\mathrm{Cl}_2\rightarrow 2\mathrm{KCl}. Isso dá \mathrm{K}:2=2 e \mathrm{Cl}:2=2, balanceado. Mas a equação dada no enunciado não tem esse 2 no produto, então a dada está incorreta.

Passo 4

Equação: 2\mathrm{Mg}_{(s)}+\mathrm{O}_{2(g)}\rightarrow 2\mathrm{MgO}_{(s)}.
Contagem de átomos:
  • Magnésio ( \mathrm{Mg}): reagentes 2 (coeficiente 2 em 2\mathrm{Mg}); produtos 2 (coeficiente 2 em 2\mathrm{MgO}). OK.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}): reagentes 2 (em \mathrm{O}_2); produtos 2 (cada \mathrm{MgO} tem 1 O e há 2 \Rightarrow 2\times1=2). OK.
Conclusão: todos os elementos têm mesmas contagens dos dois lados, portanto a reação 2 está balanceada.

Passo 5

Equação: \mathrm{PbSO}_{4(aq)}+\mathrm{Na}_{2}\mathrm{S}_{(aq)}\rightarrow \mathrm{PbS}_{(s)}+\mathrm{Na}_{2}\mathrm{SO}_{4(s)}.
Contagem de átomos (elemento a elemento):
  • Chumbo ( \mathrm{Pb}): reagentes 1 (em \mathrm{PbSO}_4), produtos 1 (em \mathrm{PbS}). OK.
  • Sódio ( \mathrm{Na}): reagentes 2 (em \mathrm{Na}_2\mathrm{S}), produtos 2 (em \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4). OK.
  • Enxofre ( \mathrm{S}): reagentes 2 no total — um S em \mathrm{PbSO}_4 e um S em \mathrm{Na}_2\mathrm{S} \Rightarrow 1+1=2; produtos têm 1 S em \mathrm{PbS} e 1 S em \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4 \Rightarrow 1+1=2. OK.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}): reagentes 4 (em \mathrm{PbSO}_4); produtos 4 (em \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4). OK.
Conclusão: todos os elementos conferem, logo a reação 3 está balanceada. (Observação: estados físicos diferentes não impedem que a equação esteja balanceada — contei apenas átomos.)

Passo 6

Equação: \mathrm{CH}_{4(g)}+2\mathrm{O}_{2(g)}\rightarrow \mathrm{CO}_{2(g)}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}.
Contagem de átomos:
  • Carbono ( \mathrm{C}): reagentes 1 (em \mathrm{CH}_4), produtos 1 (em \mathrm{CO}_2). OK.
  • Hidrogênio ( \mathrm{H}): reagentes 4 (em \mathrm{CH}_4), produtos 4 (cada \mathrm{H}_2\mathrm{O} tem 2 H e há 2 moléculas \Rightarrow 2\times2=4). OK.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}): reagentes 4 (2 moléculas de \mathrm{O}_2 \Rightarrow 2\times2=4), produtos 4 (em \mathrm{CO}_2 tem 2 O e em 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} tem 2\times1=2, total 2+2=4). OK.
Conclusão: a reação 4 está balanceada.

Passo 7

Equação: \mathrm{SO}_{2(g)}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}\rightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4(aq)}.
Contagem de átomos:
  • Enxofre ( \mathrm{S}): reagentes 1, produtos 1. OK.
  • Hidrogênio ( \mathrm{H}): reagentes 2 (em \mathrm{H}_2\mathrm{O}), produtos 2 (em \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4). OK.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}): reagentes têm 3 no total (em \mathrm{SO}_2 há 2 O e em \mathrm{H}_2\mathrm{O} há 1 O, então 2+1=3); produtos têm 4 (em \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 há 4 O). Como 3\neq4, não está balanceada.
Conclusão: a reação 5 não está balanceada na forma dada. Para balancear essa reação, seria necessário ajustar coeficientes (por exemplo, \mathrm{SO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \tfrac{1}{2}\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 usa oxigênio adicional, ou usar coeficientes inteiros multiplicando tudo por 2 etc.), mas o ponto é: como dada, não está balanceada.

Passo 8

Das cinco reações, as que estão balanceadas na forma apresentada são as de número 2, 3 e 4. A 1 e a 5 não estão balanceadas. Portanto a alternativa correta é a (b).

Resposta

b) 2,\,3 e 4 estão balanceadas.

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