Calcular a massa de óxido cúprico ( CuO ) a partir de 5,08 \mathrm{~g} de cobre metálico, conforme a reação: 2 \mathrm{Cu}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \leftrightarrows 2 \mathrm{CuO}(\mathrm{s}) .

Passo 1

O enunciado dá a reação balanceada
2\mathrm{Cu}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \leftrightarrows 2\mathrm{CuO}(\mathrm{s})
e informa a massa de cobre metálico disponível: \,5,08\\ \mathrm{g}.
A pergunta é: qual a massa de óxido cúprico ( \mathrm{CuO}) que pode ser formada a partir dessa massa de cobre?
Informações relevantes que vamos usar:
  • Massa dada: \,m_{\mathrm{Cu}}=5,08\\ \mathrm{g}.
  • Reação balanceada com coeficientes estequiométricos: 2 mol de \mathrm{Cu} reagem para dar 2 mol de \mathrm{CuO}.
  • Valores de massa atômica (usados para calcular massas molares): \,M(\mathrm{Cu})=63,55\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1} e \,M(\mathrm{O})=16,00\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}.
  • Pressuposição usual: há oxigénio em excesso (não falta \mathrm{O}_2), portanto o reagente limitante é o cobre metálico fornecido.

Passo 2

Conceito essencial — mol e estequiometria:
  • A massa molar (ou massa molecular) de uma substância \,M diz quantos gramas correspondem a 1 mol dessa substância; unidades: \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}.
  • A relação para converter massa em quantidade de matéria (moles) é
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}\,\mathrm{mol}^{-1}.
  • Pela estequiometria da reação, os coeficientes mostram que 2 mol de \mathrm{Cu} produzem 2 mol de \mathrm{CuO}. Isso significa, de forma direta e simples, que
1\\ \text{mol de }\mathrm{Cu}\longrightarrow 1\\ \text{mol de }\mathrm{CuO}.
Ou seja, o número de mols de \mathrm{CuO} formado é igual ao número de mols de \mathrm{Cu} consumidos.

Passo 3

Calcular a massa molar de \mathrm{CuO}:
  • A massa molar de \mathrm{CuO} é a soma das massas atômicas de cobre e oxigénio:
M(\mathrm{CuO})=M(\mathrm{Cu})+M(\mathrm{O})=63,55+16,00=79,55\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}.
Expliquei isso porque, para calcular a massa final, preciso multiplicar o número de mols de \mathrm{CuO} pela sua massa molar.

Passo 4

Calcular o número de mols de cobre disponíveis:
  • Usando \,n=\dfrac{m}{M},
n_{\mathrm{Cu}}=\frac{m_{\mathrm{Cu}}}{M(\mathrm{Cu})}=\frac{5,08}{63,55}.
  • Fazendo a divisão (mantendo boa precisão para não acumular erro),
n_{\mathrm{Cu}}\approx 0,079937\\ \mathrm{mol}.
(Esse é o número de mols de cobre que temos disponível.)

Passo 5

Usar a estequiometria para obter os mols de \mathrm{CuO}:
  • Pela relação 1\\ \text{mol Cu} \to 1\\ \text{mol CuO},
n_{\mathrm{CuO}}=n_{\mathrm{Cu}}\approx 0,079937\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Calcular a massa de \mathrm{CuO} formada:
  • Usando m=n\cdot M,
m_{\mathrm{CuO}}=n_{\mathrm{CuO}}\cdot M(\mathrm{CuO})\approx 0,079937\cdot79,55.
  • Fazendo a multiplicação,
m_{\mathrm{CuO}}\approx 6,36\\ \mathrm{g}.
  • Observação sobre algarismos significativos: a massa inicial \,5,08\\ \mathrm{g} tem três algarismos significativos, então faz sentido apresentar o resultado final com três dígitos significativos: \,6,36\\ \mathrm{g}.

Resposta

6,36\\ \mathrm{g}

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