Complete as equações químicas considerando a estequiometria correta e indique o estado físico de todos os produtos. Classificá-la quanto à sua natureza.
\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}(a q)+2 \mathrm{NaCl}(a q) \rightarrow

Passo 1

O enunciado pede que eu complete a equação dada, indicando a estequiometria correta e o estado físico de todos os produtos, e que eu classifique a reação quanto à sua natureza. A equação fornecida é:
\mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4}(aq)+2\,\mathrm{NaCl}(aq)\rightarrow
Informações dadas: reagentes são \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4}(aq) e \mathrm{NaCl}(aq) (já com coeficiente 2). O que se quer: completar os produtos com seus estados físicos e dizer que tipo de reação é.

Passo 2

Vamos identificar os íons presentes em solução antes da reação (pois ambos os reagentes são aquosos, eles se dissociam):
\mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4}(aq)\to 2\,\mathrm{H}^+(aq)+\mathrm{SO}_4^{2-}(aq)
\mathrm{NaCl}(aq)\to \mathrm{Na}^+(aq)+\mathrm{Cl}^-(aq)
Com 2 mols de \mathrm{NaCl} teremos 2\,\mathrm{Na}^+ e 2\,\mathrm{Cl}^-. Em uma reação de dupla troca (troca de íons), os cátions trocam de ânion, então os pares possíveis são \mathrm{Na}^+ com \mathrm{SO}_4^{2-} (formando \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4) e \mathrm{H}^+ com \mathrm{Cl}^- (formando \mathrm{HCl}).

Passo 3

Agora equilibramos estequiometricamente: contagens iniciais de átomos/íons:
  • Hidrogênio: à esquerda há 2 átomos em \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 (portanto precisamos formar total de 2 H em produtos como moléculas de HCl).
  • Cloro: com 2 mols de \mathrm{NaCl} 2 átomos de Cl.
  • Sódio: com 2 mols de \mathrm{NaCl} 2 átomos de Na.
  • Sulfato: um grupo \mathrm{SO}_4^{2-}.
Para conservar átomos e cargas, precisamos de 2 unidades de HCl (para usar os 2 H e os 2 Cl) e o sulfato combina com os 2 Na formando \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4. Portanto o coeficiente 2 em \mathrm{NaCl} é apropriado e resulta em 2 mols de HCl no produto.

Passo 4

Estado físico dos produtos — justificativa didática:
  • \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4: o sulfato de sódio é solúvel em água em condições normais (logo, quando a reação ocorre em meio aquoso, o sal formado tende a ficar em solução como \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4(aq)). Se a solução for concentrada e houver evaporação, ele pode precipitar como sólido ( s), mas o estado típico imediatamente após a reação em solução é aquoso (aq).
  • \mathrm{HCl}: o cloreto de hidrogênio é um gás covalente com ponto de ebulição muito baixo (aprox. -84^\circ\mathrm{C}), logo quando se forma em meio ácido quente ou em reação com ácido concentrado tende a sair da solução como gás (g). Em solução ele existe como \mathrm{HCl}(aq) (ácido clorídrico), mas a reação com ácido forte e sais de cloreto costuma produzir liberação de \mathrm{HCl}(g). Em problemas desse tipo a expectativa experimental é indicar \mathrm{HCl}(g).

Passo 5

Net ionic e papel dos íons (para entender a natureza): escrevendo os íons e cancelando espectador
2\,\mathrm{H}^+(aq)+\mathrm{SO}_4^{2-}(aq)+2\,\mathrm{Na}^+(aq)+2\,\mathrm{Cl}^-(aq)\longrightarrow 2\,\mathrm{Na}^+(aq)+\mathrm{SO}_4^{2-}(aq)+2\,\mathrm{HCl}(g)
Cancellam-se os íons espectadores \mathrm{Na}^+ e \mathrm{SO}_4^{2-}, sobrando a equação iônica líquida:
2\,\mathrm{H}^+(aq)+2\,\mathrm{Cl}^-(aq)\rightarrow 2\,\mathrm{HCl}(g)
ou, simplificando,
\mathrm{H}^+(aq)+\mathrm{Cl}^-(aq)\rightarrow \mathrm{HCl}(g)
Isso mostra que o que realmente acontece é a formação da molécula de ácido clorídrico que se liberta como gás.

Passo 6

Observação prática e rota alternativa (que costuma cair em provas): com 1 mol de \mathrm{NaCl} e 1 mol de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 a reação frequentemente forma o bisulfato de sódio ( \mathrm{NaHSO}_4) e \mathrm{HCl}(g):
\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4+\mathrm{NaCl}\rightarrow \mathrm{NaHSO}_4+\mathrm{HCl}(g)
Se houver excesso de \mathrm{NaCl} ou aquecimento, o bisulfato pode reagir com mais \mathrm{NaCl} para dar \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4 e mais \mathrm{HCl}, levando ao caso estequiométrico global com 2 mols de \mathrm{NaCl}.

Passo 7

Classificação final: a reação é uma reação de dupla troca (metátese) entre um ácido e um sal, com evolução de gás ( \mathrm{HCl}). Também pode ser vista como reação ácido-sal onde o ácido libera \mathrm{H}^+ que combina com \mathrm{Cl}^- para formar o gás cloreto de hidrogênio.

Resposta

\mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4}(aq)+2\,\mathrm{NaCl}(aq)\rightarrow \mathrm{Na}_{2}\mathrm{SO}_{4}(aq)+2\,\mathrm{HCl}(g)
Natureza: reação de dupla troca (metátese) entre ácido e sal, com liberação de gás ( \mathrm{HCl}).

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