23 (FEI-SP) Um tubo de ensaio, contendo uma certa quantidade de clorato de potássio, foi aquecido até a completa decomposição do sal. Sabendo-se que o tubo de ensaio e o clorato de potássio pesaram 22,64 \mathrm{~g} antes do aquecimento, e que a diminulção de massa observada foi igual a 0,96 \mathrm{~g}, calcular a massa do tubo de ensalo.
(Dados: \mathrm{K}=39 ; \mathrm{Cl}=35,5 ; \mathrm{O}=16 )
Pergunta: calcular a massa do tubo de ensaio (em gramas).
Passo 2
Entendendo a lógica química e o que a perda de massa representa (aula rápida e prática):
Quando o clorato de potássio (\mathrm{KClO}_3) é aquecido, ele se decompõe formando cloreto de potássio (\mathrm{KCl}) sólido — que fica no tubo — e gás oxigênio (\mathrm{O}_2) — que sai do tubo. Logo, a diminuição de massa observada é a massa de \mathrm{O}_2 que escapou.
Para relacionar a massa de \mathrm{O}_2 perdida com a massa inicial de \mathrm{KClO}_3 usamos este raciocínio: a estequiometria da reação dá a razão entre massas (a partir das massas molares). Então primeiro calculamos as massas molares.
Cálculo das massas molares (passo a passo e explicando cada termo):
Para 3 mol de \mathrm{O}_2 (coeficiente da reação) a massa total é
3\cdot32=96\\ \mathrm{g}.
Conclusão: pela equação balanceada, \,245\\ \mathrm{g} de \mathrm{KClO}_3 produzem \,96\\ \mathrm{g} de \mathrm{O}_2.
Passo 3
Montando a proporção estequiométrica (a ideia usada na prova):
Se \,245\\ \mathrm{g} de \mathrm{KClO}_3 liberam \,96\\ \mathrm{g} de \mathrm{O}_2, então uma massa qualquer m_{\mathrm{KClO}_3} liberará a massa de \mathrm{O}_2 observada (0,96\\ \mathrm{g}). Escrevendo a proporção:
Aqui a explicação: a fração à esquerda vem da estequiometria (massas proporcionais aos coeficientes multiplicados por massas molares); à direita relacionamos com a massa observada de \mathrm{O}_2.
Passo 4
Resolver a proporção para achar a massa de \mathrm{KClO}_3 que havia inicialmente:
Pequena verificação de consistência (opcional, mas bom para prova): a massa final medida deveria ser massa do tubo mais massa do \mathrm{KCl} formado. Pela estequiometria, de 245\\ \mathrm{g} de \mathrm{KClO}_3 obtém-se 149\\ \mathrm{g} de \mathrm{KCl} (2\cdot74{,}5=149). Assim, razão 149/245 aplicada a 2{,}45\\ \mathrm{g} de \mathrm{KClO}_3 dá massa de \mathrm{KCl} formada aproximadamente 1{,}49\\ \mathrm{g}. Então massa final prevista = 20{,}19+1{,}49=21{,}68\\ \mathrm{g}, que é igual a 22{,}64-0{,}96=21{,}68\\ \mathrm{g}. Tudo bate — sinal de conta correta.
Passo 6
Dica prática para a prova (resumão rápido que salva tempo):
Identifique o que sai do sistema (aqui: \mathrm{O}_2) e associe a perda de massa a esse produto gasoso.
Use a equação balanceada para obter a relação massa inicial do reagente ↔ massa do produto gasoso (usar massas molares).
Monte uma proporção simples, evite trabalhar com cantidades de mols se quiser rapidez: trabalhar com massas totais proporcionais à estequiometria costuma ser mais direto.
Faça a verificação rápida (calcular massa do resíduo e conferir que soma com a massa do tubo dá a massa final medida) para ter confiança na resposta.