(Brown, LeMay, Bursten, 2005) Uma mistura contendo
e KCl foi aquecida, produzindo os gases
e
, de acordo com as seguintes equações:
Passo 1
O enunciado dá três equações que descrevem o que acontece quando uma mistura sólida contendo
,
,
e KCl é aquecida. As reações apresentadas são:
O que precisamos determinar (ou o que o enunciado está apontando) é: quais e quantas mols (ou volumes) dos gases
,
e
são gerados a partir da mistura inicial. Informações relevantes fornecidas:
- As 3 reações estequiométricas acima (pegas diretamente do enunciado).
- A mistura contém, em princípio, quantidades iniciais de
, , e KCl (quantidades não numéricas no enunciado). - Não há outros produtos gasosos além dos mostrados.
Passo 2
Definir variáveis para as quantidades iniciais (isso é padrão em problemas de estequiometria quando não há números no enunciado).
Sejam:
Sejam:
Aqui a ideia é expressar as quantidades de gás produzidas em função de
. (Se o enunciado desse massas em gramas, o passo seguinte seria converter massa
mol usando massa molar; como não há números, mantemos em mols.)
Passo 3
Relembrando o que é estequiometria (mini-aula): os coeficientes das equações químicas dizem a relação de mols entre reagentes e produtos. Por exemplo, na equação
os coeficientes 2 : 3 significam que 2 mols de
produzem 3 mols de
. Logo, por cada mol de
consumido, formam-se
mol de
. Sempre que usar uma equação estequiométrica: dividir (ou multiplicar) pelos coeficientes para obter a razão molar desejada.
Passo 4
Aplicar as razões molares a cada reação para achar a contribuição de cada reagente aos gases:
- A partir de
:
Se havia
mols de
, a contribuição total de
é
- A partir de
:
Isso dá, por 2 mols reagidos: 2 mols de
e 1 mol de
. Por 1 mol de
temos:
Portanto, a partir de
mols de
:
- A partir de
:
Por 1 mol de
forma-se 1 mol de
. Assim, a partir de
mols:
- KCl inicial (quantidade
) não produz gás segundo as equações dadas; é um sólido inerte no conjunto de reações fornecidas.
Passo 5
Somar as contribuições de cada reagente para obter o total de mols de cada gás produzido:
- Para
, apenas contribui:
- Para
, há contribuição de e de :
- Para
(gasosa), só contribui:
Essas relações permitem responder perguntas do tipo “se havia tantos mols de cada sólido, quantos mols de gás saem?”. Se o problema der massas, converte-se massa
mol pela massa molar antes de aplicar essas fórmulas.
Passo 6
Se for preciso converter mols de gás em volume (por exemplo, para comparar com um volume coletado), usar a lei dos gases ideais ou o volume molar no estado padrão desejado. Mini-aula rápida sobre isso:
- Lei dos gases ideais:
, onde é pressão, volume, número de mols, constante dos gases e temperatura absoluta. - Em condições padrão clássicas (STP:
, ), o volume molar é . Em condições distintas (por ex. , 1 atm) usa-se ou calcula-se .
Assim, volumes a STP:
Passo 7
Exemplo numérico ilustrativo (para treinar — não veio do enunciado, só para fixar): suponha
de
,
de
e
de
.
Calculemos os mols de cada gás:
Calculemos os mols de cada gás:
Se quisermos volumes a STP (
):
Isso mostra passo a passo como aplicar as fórmulas anteriores na prática.