1. Em alguns fogos de artifício, alumínio metálico em pó é queimado, libertando luz e calor. Este fenômeno pode ser representado pela equação não balanceada:
\mathrm{Al}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3(\mathrm{~s})}
Qual o volume de \mathrm{O}_{2}, nas CNTP, necessário para reagir com 1 g do metal?

Passo 1

O enunciado dá a reação (não balanceada)
\mathrm{Al}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})}\rightarrow \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3(\mathrm{s})}
e pede: qual o volume de \mathrm{O}_{2}, nas CNTP, necessário para reagir com 1\\ \mathrm{g} de alumínio metálico?
Informações relevantes que já temos (ou usamos como padrão):
\text{CNTP} \Rightarrow V_m=22,4\\ \mathrm{L/mol}
\text{massa de alumínio dada: } m_{\mathrm{Al}}=1\\ \mathrm{g}í
\text{massa molar aproximada do alumínio: } M_{\mathrm{Al}}=26,98\\ \mathrm{g/mol}í

Passo 2

Primeiro precisamos balancear a equação química (lei da conservação de átomos). A equação balanceada é
4\\ \mathrm{Al}_{(\mathrm{s})}+3\\ \mathrm{O}_{2(\mathrm{g})}\rightarrow 2\\ \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3(\mathrm{s})}
Isto significa que 4 mol de \mathrm{Al} reagem com 3 mol de \mathrm{O}_{2}.

Passo 3

Interpretação estequiométrica: a relação entre as quantidades de matéria é
\frac{n_{\mathrm{O}_2}}{n_{\mathrm{Al}}}=\frac{3}{4}.
Portanto, para saber n_{\mathrm{O}_2} precisamos primeiro calcular n_{\mathrm{Al}} (moles de alumínio em 1\\ \mathrm{g}).

Passo 4

Fórmula para número de mols:
n=\frac{m}{M},
onde n é o número de mols, m é a massa (em gramas) e M é a massa molar (em \mathrm{g/mol}). Aplicando ao alumínio:
n_{\mathrm{Al}}=\frac{m_{\mathrm{Al}}}{M_{\mathrm{Al}}}=\frac{1\\ \mathrm{g}}{26,98\\ \mathrm{g/mol}}.
Agora dividimos:
n_{\mathrm{Al}}\approx 0,037045\\ \mathrm{mol}.
(Expliquei a divisão: 1\div 26,98\approx 0,037045.)

Passo 5

Usando a razão estequiométrica:
n_{\mathrm{O}_2}=\frac{3}{4}\,n_{\mathrm{Al}}=\frac{3}{4}\times 0,037045\\ \mathrm{mol}.
Calculando:
n_{\mathrm{O}_2}\approx 0,027784\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Converter mols de \mathrm{O}_2 em volume nas CNTP usando V=n\cdot V_m, onde V_m=22,4\\ \mathrm{L/mol}:
V_{\mathrm{O}_2}=n_{\mathrm{O}_2}\times V_m=0,027784\\ \mathrm{mol}\times 22,4\\ \mathrm{L/mol}.
Multiplicando:
V_{\mathrm{O}_2}\approx 0,622\\ \mathrm{L}.
Em mililitros isso é 0,622\\ \mathrm{L}=622\\ \mathrm{mL}.

Passo 7

Resumo rápido do raciocínio para levar pra prova: balanceia a reação, calcula n do reagente dado com n=m/M, aplica a relação estequiométrica para obter n do gás, e converte para volume com V=n\cdot V_m. Dá pra decorar essa sequência que resolve quase todo problema desse tipo. Força, você consegue!

Resposta

0,622\\ \mathrm{L}

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