A decomposição do bicarbonato de sódio pelo calor produz carbonato de sódio e dióxido de carbono gasoso, além de vapor d’água. Essa reação tem grande importância industrial, pois, além de ser utilizada na produção de carbonato de sódio, constitui o fundamento do uso dos fermentos químicos.
Os fermentos químicos empregados diariamente na fabricação de bolos contêm
em massa de bicarbonato de sódio. Considerando essa informação e a equação acima, calcule o volume de dióxido de carbono produzido quando 28 g de fermento em pó são misturados aos ingredientes da massa e aquecidos a
sob pressão de 1 atmosfera.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede uma coisa clara:
- Reação (indicada no enunciado, mas precisa ser balanceada):
- O fermento contém
em massa de bicarbonato de sódio. - Massa de fermento utilizada:
. - Aquecimento a
(temperatura de reação) sob pressão de . - Pergunta: calcular o volume de
produzido nas condições dadas.
Informações relevantes que vou usar (já listadas): porcentagem de bicarbonato no fermento, massa total do fermento, equação química (que deve ser balanceada), temperatura e pressão para usar a lei dos gases ideais.
Passo 2
Balancear a equação química e explicar por que é preciso balancear.
Cada equação deve respeitar conservação de átomos: o número de átomos de cada elemento à esquerda deve ser igual ao da direita. A equação proposta tem sódio desequilibrado. A forma corretamente balanceada da decomposição térmica do bicarbonato de sódio é:
Cada equação deve respeitar conservação de átomos: o número de átomos de cada elemento à esquerda deve ser igual ao da direita. A equação proposta tem sódio desequilibrado. A forma corretamente balanceada da decomposição térmica do bicarbonato de sódio é:
Isso significa: 2 mols de
produzem 1 mol de
.
Passo 3
Calcular a massa de
presente em
de fermento que contém
em massa. A regra é simples: massa do soluto = percentagem × massa total.
Passo 4
Calcular a massa molar (massa molecular) do
e explicar como fazer. A massa molar é a soma das massas atômicas dos átomos na fórmula:
Usando valores aproximados (em
):
,
,
,
. Então
Isso significa que
mol de
tem massa
.
Passo 5
Calcular o número de mols de
disponíveis:
Explanação: dividir massa pela massa molar dá quantidade de substância em mols.
Passo 6
Usar a estequiometria da reação balanceada para obter os mols de
. Da equação:
Portanto, cada
mol de
produzem
mol de
. Logo
Passo 7
Calcular o volume do
nas condições dadas usando a lei dos gases ideais e explicar a fórmula. A lei é:
onde:
-
é a pressão (em ), -
é o volume (em ), -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais, , -
é a temperatura absoluta em Kelvin.
Rearranjando para
:
Passo 8
Substituir os valores numéricos observando unidades:
,
,
,
. Então
Fazendo a conta:
Arredondando com sentido prático para duas casas decimais (suficiente para esse tipo de problema experimental):