Considere a reação \mathrm{H}_{2}+\mathrm{O}_{2} \rightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}, a partir dela, responda: Quantas moléculas de água são produzidas a partir de 48 g de gás oxigênio?

Passo 1

O enunciado pede: “Quantas moléculas de água são produzidas a partir de 48 g de gás oxigênio?”
Informações dadas e que vou usar:
  • A reação fornecida é \mathrm{H_{2}}+\mathrm{O_{2}}\rightarrow \mathrm{H_{2}O} (precisa ser balanceada).
  • Massa de gás oxigênio disponível: 48\\ \text{g} de \mathrm{O_{2}}.
  • Para passar de massa para número de moléculas vou precisar do conceito de mol e da constante de Avogadro N_A (valor numérico usado: 6{,}022\times10^{23}\\ \text{moléculas/mol}é).

Passo 2

Balancear a equação química (explicando o porquê). Balancear significa ajustar coeficientes para que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo nos reagentes e nos produtos. A equação inicial tem:
  • à esquerda: 2 átomos de H (em \mathrm{H_{2}}) e 2 átomos de O (em \mathrm{O_{2}});
  • à direita: em cada molécula de \mathrm{H_{2}O} há 2 átomos de H e 1 átomo de O.
    Se eu usar 1 mol de \mathrm{O_{2}} (2 átomos de O) preciso de 2 moléculas de \mathrm{H_{2}O} para acomodar os 2 átomos de O. Para fornecer os 4 átomos de H necessários (duas moléculas de \mathrm{H_{2}O} têm 4 H), preciso de 2 moléculas de \mathrm{H_{2}}. Assim a equação balanceada é:
2\mathrm{H_{2}} + \mathrm{O_{2}} \rightarrow 2\mathrm{H_{2}O}.

Passo 3

Explicar o conceito de mol e massa molar (muito importante para a prova).
  • Um mol é uma quantidade de matéria que contém exatamente N_A=6{,}022\times10^{23} entidades (átomos ou moléculas). Isso permite traduzir entre quantidade de moléculas e quantidade em gramas.
  • A massa molar de uma substância é a massa de 1\\ \text{mol} dessa substância, em \text{g/mol}. Para \mathrm{O_{2}}: cada átomo de oxigênio tem massa aproximada 16\\ \text{g/mol}, logo
M(\mathrm{O_{2}})=16{,}0+16{,}0=32{,}0\\ \text{g/mol}.
Vou usar essa massa molar para converter os 48\\ \text{g} em mols.

Passo 4

Converter a massa de \mathrm{O_{2}} em número de mols (mostrar conta passo a passo). A fórmula 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 \text{g/mol}. Aplicando aos dados:
n(\mathrm{O_{2}})=\frac{48\\ \text{g}}{32{,}0\\ \text{g/mol}}=1{,}5\\ \text{mol}.
Ou seja, 48\\ \text{g} de \mathrm{O_{2}} correspondem a 1{,}5\\ \text{mol} de \mathrm{O_{2}}.

Passo 5

Usar estequiometria para achar quantos mols de \mathrm{H_{2}O} são formados. Da equação balanceada vemos a relação molar:
1\\ \text{mol de }\mathrm{O_{2}}\longrightarrow 2\\ \text{mol de }\mathrm{H_{2}O}.
Portanto, multiplico os mols de \mathrm{O_{2}} por 2:
n(\mathrm{H_{2}O})=1{,}5\\ \text{mol}\times 2 = 3{,}0\\ \text{mol}.
Interpretação: a partir de 1{,}5\\ \text{mol} de \mathrm{O_{2}} formam-se 3{,}0\\ \text{mol} de água.

Passo 6

Converter mols de \mathrm{H_{2}O} em número de moléculas (última etapa). Cada mol tem N_A moléculas, então:
\text{nº de moléculas} = n(\mathrm{H_{2}O})\times N_A.ºé
Substituindo os valores:
\text{nº de moléculas} = 3{,}0\times 6{,}022\times10^{23}=1{,}8066\times10^{24}.ºé
Arredondando razoavelmente (por exemplo, 3 dígitos significativos) fica 1{,}81\times10^{24} moléculas. Parabéns — chegamos ao resultado passo a passo!

Resposta

1{,}81\times10^{24} moléculas de \mathrm{H_{2}O}

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