Equacione a reação do HCl com cada um dos compostos a seguir:
\mathrm{Na}_{2} \mathrm{CO}_{3} ;

Passo 1

O enunciado pede para escrever (equacionar) a reação do ácido clorídrico com o composto \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3. Informação dada:
  • Reagentes: \mathrm{HCl} (ácido forte) e \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 (carbonato de sódio).
  • Objetivo: apresentar a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) que descrevem a reação.

Passo 2

Entendendo o que acontece quimicamente (ideia geral, sem matemática ainda).
  • O íon carbonato \mathrm{CO}_3^{2-} é básico: aceita prótons ( \mathrm{H}^+) vindos do ácido.
  • A reação com ácido forte costuma ocorrer em duas etapas de protonação: primeiro forma-se bicarbonato \mathrm{HCO}_3^-, depois o bicarbonato é protonado até liberar dióxido de carbono \mathrm{CO}_2 (gás) e água \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
  • No meio aquoso, os contra-íons \mathrm{Na}^+ e \mathrm{Cl}^- ficam como sal solúvel ( \mathrm{NaCl}).

Passo 3

Escrevendo a primeira etapa (protonação parcial, usando coeficientes mínimos para manter a conservação de átomos):
  • Reagentes: \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 e \mathrm{HCl}.
  • Produto intermediário: \mathrm{NaHCO}_3 (bicarbonato) e \mathrm{NaCl}.
A equação da primeira etapa é:
\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 + \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{NaHCO}_3 + \mathrm{NaCl}.
Verificação rápida: contagem de átomos
  • Na: 2 à esquerda; à direita 1 em \mathrm{NaHCO}_3 e 1 em \mathrm{NaCl} \Rightarrow 2. OK.
  • C: 1 à esquerda; 1 à direita em \mathrm{NaHCO}_3. OK.
  • H, Cl, O também balanceiam. Essa é uma equação balanceada para a etapa parcial (1 mol de \mathrm{HCl} por mol de \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3).

Passo 4

Escrevendo a segunda etapa (protonação do bicarbonato, gera dióxido de carbono):
  • Reagentes: \mathrm{NaHCO}_3 e \mathrm{HCl}.
  • Produtos: \mathrm{NaCl}, \mathrm{H}_2\mathrm{O} e \mathrm{CO}_2 (gás, frequentemente indicado por uma seta para cima).
A equação da segunda etapa é:
\mathrm{NaHCO}_3 + \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2\uparrow.
Verificação rápida: balanceada também (1 mol de \mathrm{HCl} por mol de \mathrm{NaHCO}_3).

Passo 5

Somando as duas etapas para obter a equação global (cancelam-se as espécies intermediárias \mathrm{NaHCO}_3):
  • Soma das duas equações:
    \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 + \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{NaHCO}_3 + \mathrm{NaCl}
    \quad+
    \mathrm{NaHCO}_3 + \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2\uparrow
  • Cancelando \mathrm{NaHCO}_3 intermediário, obtemos a equação global:
    \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 + 2\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{NaCl} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2\uparrow.
Confirme a conservação de átomos:
  • Na: 2 à esquerda, 2 à direita.
  • C: 1 à esquerda, 1 em \mathrm{CO}_2 à direita.
  • H: 2 à esquerda (2 H de 2 HCl), 2 à direita em \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
  • Cl: 2 à esquerda, 2 à direita em 2\mathrm{NaCl}.
  • O: 3 à esquerda (em \mathrm{CO}_3^{2-}), 1 em \mathrm{H}_2\mathrm{O} + 2 em \mathrm{CO}_2 = 3. OK.

Passo 6

Forma iônica (útil para provas): mostrando apenas as espécies que reagem (íons atuantes), a equação iônica líquida é
\mathrm{CO}_3^{2-} + 2\mathrm{H}^+ \rightarrow \mathrm{CO}_2\uparrow + \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Observações finais e dica para a prova
  • Se o ácido for adicionado lentamente a uma solução de \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3, pode-se observar borbulhamento de \mathrm{CO}_2; se for adicionado apenas 1 equivalente de \mathrm{HCl} por mol de \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3, forma-se bicarbonato ( \mathrm{NaHCO}_3) sem liberação imediata de muito \mathrm{CO}_2.
  • Para balancear reações ácido-base, conte elementos e cargas; pensar em etapas (protonação sucessiva) costuma facilitar.

Resposta

\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 + 2\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{NaCl} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2\uparrow

Exercícios relacionados