Complete as equações seguintes quando possível:
\mathrm{SO}_{3}+\mathrm{HCl} \rightarrow

Passo 1

O enunciado pede para completar a equação química
\mathrm{SO}_{3}+\mathrm{HCl}\rightarrow
ou seja, determinar qual(is) produto(s) pode(m) ser formado(s) quando o trióxido de enxofre \mathrm{SO_3} reage com o cloreto de hidrogénio \mathrm{HCl}. A única informação dada é a combinação dos reagentes \mathrm{SO_3} e \mathrm{HCl}; não há indicação explícita de presença de água nem de condições experimentais (seca, com solvente, temperatura etc.).

Passo 2

Vamos identificar o que cada reagente é e como costuma reagir (explicação didática e curta). O \mathrm{SO_3} é o anidrido ácido do ácido sulfúrico: ele reage muito prontamente com nucleófilos (como a água) para formar ácidos sulfônicos ou o próprio ácido sulfúrico. A reação clássica com água é
\mathrm{SO_3}+\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{H_2SO_4}.
Isto significa que, se houver água presente, o destino preferencial do \mathrm{SO_3} é formar \mathrm{H_2SO_4}.

Passo 3

Agora pense no comportamento com \mathrm{HCl}. O \mathrm{HCl} é um ácido forte e uma fonte de íon cloreto \mathrm{Cl^-} (quando ionizado). Dois cenários surgem naturalmente:
  • presença de água (umidade) durante a reação;
  • ausência de água (reação em condição seca, com \mathrm{HCl} gasoso).
Cada cenário dá produtos diferentes — vamos tratar ambos, porque o enunciado não especificou as condições.

Passo 4

Caso A — se houver água disponível: o \mathrm{SO_3} reage preferencialmente com a água e forma ácido sulfúrico. A presença de \mathrm{HCl} não transforma o \mathrm{SO_3} em outro composto diferente do \mathrm{H_2SO_4}; o \mathrm{HCl} permanece como ácido forte (ou em solução como \mathrm{H_3O^+} e \mathrm{Cl^-}). Então a equação relevante é
\mathrm{SO_3}+\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{H_2SO_4},
ou seja, na prática o \mathrm{SO_3} forma \mathrm{H_2SO_4} se houver água. (Em presença de muita água, não se espera formação de produtos clorados do enxofre.)

Passo 5

Caso B — ausência de água (condição seca, \mathrm{HCl} gasoso): o \mathrm{SO_3} pode reagir diretamente com \mathrm{HCl} para formar ácido clorossulfônico (também chamado de clorossulfônico), cuja fórmula é \mathrm{ClSO_3H}. Essa é uma reação conhecida e útil industrialmente para preparar o ácido clorossulfônico. A equação balanceada é simples e já está equilibrada em átomos:
\mathrm{SO_3}+\mathrm{HCl}\rightarrow\mathrm{ClSO_3H}.
Verificação rápida: enxofre 1, oxigénio 3, hidrogénio 1, cloro 1 — igual nos reagentes e no produto.

Passo 6

Explicação conceitual do mecanismo (resumida e intuitiva): o \mathrm{SO_3} é eletrófilo no enxofre (o enxofre está fortemente ligado a oxigénios eletronegativos) e pode aceitar um ataque nucleofílico do \mathrm{Cl^-} gerado a partir de \mathrm{HCl}. Ao mesmo tempo há transferência de protão que resulta no grupo \mathrm{SO_3} ligado a \mathrm{Cl} e a um protão, produzindo \mathrm{ClSO_3H}. Não é necessário para a prova decorar um mecanismo detalhado, mas é útil saber que a formação ocorre facilmente em meio seco e é evitada se houver água.

Passo 7

Observações práticas e de prova: se o enunciado não indicar condições, informe que existem dois resultados possíveis e explique que a diferença é a presença/ausência de água. Na prova, se pedirem apenas completar a equação sem mais dados, o mais provável é que esperem o produto típico em condição seca: ácido clorossulfônico \mathrm{ClSO_3H}. Se a presença de água for plausível (ou explicitamente dada), escreva formação de \mathrm{H_2SO_4}.

Resposta

\mathrm{SO_3}+\mathrm{HCl}\rightarrow\mathrm{ClSO_3H}
\text{(se houver água presente)}\quad \mathrm{SO_3}+\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{H_2SO_4}á

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