10 - (ITA SP)
Aquecendo juntos
de óxido de estanho
e
de grafite sólidos, em atmosfera inerte, são produzidos
de estanho sólido,
de monóxido de carbono (CO) e w
de dióxido de carbono (
) gasoso.
Qual das opções a seguir apresenta os valores CORRETOS de x, z e w? (Considerando volumes gasosos medidos nas CNTP e comportamento ideal dos gases)
a)
1,5
0,22
0,11
b)
3,8
0,11
0,22
c)
4,5
0,15
0,15
d)
4,5
0,45
0,45
e)
9,0
0,45
0,45
|
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| a) | 1,5 | 0,22 | 0,11 |
| b) | 3,8 | 0,11 | 0,22 |
| c) | 4,5 | 0,15 | 0,15 |
| d) | 4,5 | 0,45 | 0,45 |
| e) | 9,0 | 0,45 | 0,45 |
Passo 1
Vamos entender direitinho o que o enunciado dá e o que pede. Dados fornecidos:
- massa de óxido de estanho inicial:
kg (desconhecida); - massa de grafite (carbono) inicial:
(ou ); - massa de estanho sólido produzida:
(ou ); - gases produzidos:
de CO e de , medidos em CNTP; - comportamento gasoso ideal e CNTP:
mol de gás ocupa .
Informações que vamos usar (arredondamentos usuais para provas):
- massa atômica do carbono:
; - massa atômica do oxigênio:
; - vou adotar
(arredondamento usado em muitos exames para obter números inteiros e que coincide com as alternativas apresentadas).
Não resolvo nada aqui ainda, só enumerei os dados e constantes.
Passo 2
Calcular quantos mols de estanho (
) foram formados na reação. Fórmula:
Substituindo:
Explicação rápida: massa molar é a massa de 1 mol do elemento; dividir a massa dada pela massa molar dá o número de mols.
Passo 3
Calcular quantos mols de carbono havia inicialmente. Mesma ideia:
Interpretação estequiométrica (explicando passo a passo): cada molécula de
reduzida libera dois átomos de oxigênio. Esses oxigênios se combinam com o carbono para formar CO (cada molécula de CO contém 1 átomo de O) ou
(cada molécula contém 2 átomos de O). Se definirmos:
-
= mols de CO produzidos, -
= mols de produzidos,
temos duas equações de balanço:
- balanço do carbono (cada molécula de CO ou de
consome 1 átomo de C, logo 1 mol de cada consome 1 mol de C):
Assumimos que todo o carbono fornecido foi consumido na redução (isto é plausível no aquecimento em excesso de óxido), então
. Assim
- balanço do oxigênio (cada
fornece 2 átomos de O, logo átomos de O = mols de átomos O; CO usa 1 O por mol, usa 2 O por mol):
Substituindo
:
Passo 4
Resolver o sistema linear obtido no passo anterior. Reescrevendo:
Subtraindo a primeira equação da segunda:
Então, da primeira equação:
Interpretação: saem
mol de CO e
mol de
.]
Passo 5
Calcular o volume desses gases em CNTP. Usamos a relação para gás ideal em CNTP:
Volumes:
Arredondei para duas casas significativas para comparar com as alternativas.
Passo 6
Calcular a massa de
consumida (
). Molaridade do óxido:
Massa consumida:
Arredondamento para
coincide com as alternativas fornecidas.
Resposta
(d)