Escreva a equação completa e balanceada, para os casos a seguir, mostrando os estados físicos de cada substância.
Carbonato de cálcio sólido dissolve-se em HCl diluído, com evolução do gás \mathrm{CO}_{2}.

Passo 1

O que o enunciado pede: escrever a equação química completa e balanceada, indicando os estados físicos, para a reação em que o carbonato de cálcio sólido reage com ácido clorídrico diluído, com evolução de dióxido de carbono.
Informações dadas: reagente sólido \mathrm{CaCO_3 (s)}, reagente ácido \mathrm{HCl} em solução aquosa (diluído), e produto gasoso \mathrm{CO_2 (g)}. A equação deve mostrar todos os estados físicos.

Passo 2

Qual é o tipo de reação e como ocorre (aula rápida): ácidos reagem com carbonatos para formar um sal solúvel, dióxido de carbono e água. O íon carbonato \mathrm{CO_3^{2-}} aceita prótons \mathrm{H^+} do ácido formando ácido carbônico \mathrm{H_2CO_3}, que é instável e se decompõe em \mathrm{CO_2} e \mathrm{H_2O}. Escrevendo essa sequência em equações:
\mathrm{CO_3^{2-}} + 2\mathrm{H^+} \to \mathrm{H_2CO_3}
\mathrm{H_2CO_3} \to \mathrm{CO_2 (g)} + \mathrm{H_2O (l)}
Essa é a razão pela qual vemos borbulhas de \mathrm{CO_2} quando um ácido diluído ataca um carbonato.

Passo 3

Escrevendo a equação molecular (ainda sem balancear explicitamente os coeficientes):
\mathrm{CaCO_3 (s)} + \mathrm{HCl (aq)} \to \mathrm{CaCl_2 (aq)} + \mathrm{CO_2 (g)} + \mathrm{H_2O (l)}
Aqui eu já coloquei os estados físicos: \mathrm{CaCO_3} sólido, \mathrm{HCl} aquoso, \mathrm{CaCl_2} aquoso (sal solúvel), \mathrm{CO_2} gasoso e \mathrm{H_2O} líquido.

Passo 4

Balanceando a equação por contagem de átomos:
  • À esquerda temos 1 átomo de Ca, 1 de C, 3 de O, 1 de Cl e 1 de H (por molécula de \mathrm{HCl}).
  • À direita temos 1 Ca (em \mathrm{CaCl_2}), 1 C (em \mathrm{CO_2}), oxigênios: 2 em \mathrm{CO_2} + 1 em \mathrm{H_2O} = 3 O (ok), cloros: 2 em \mathrm{CaCl_2}, hidrogênios: 2 em \mathrm{H_2O}.
Para igualar os cloros e hidrogênios, precisamos de 2 moléculas de \mathrm{HCl} no reagente. Assim o coeficiente 2 em \mathrm{HCl} equilibra Cl e H. Verificando todas as contagens com esse coeficiente, tudo fecha.

Passo 5

Escrevendo a equação molecular final, completa e balanceada, com estados físicos:
\mathrm{CaCO_3 (s)} + 2\mathrm{HCl (aq)} \to \mathrm{CaCl_2 (aq)} + \mathrm{CO_2 (g)} + \mathrm{H_2O (l)}

Passo 6

Equações iônica e iônica líquida (útil na prova): como \mathrm{HCl} e \mathrm{CaCl_2} são eletrólitos fortes, a equação iônica completa é
\mathrm{CaCO_3 (s)} + 2\mathrm{H^+ (aq)} + 2\mathrm{Cl^- (aq)} \to \mathrm{Ca^{2+} (aq)} + 2\mathrm{Cl^- (aq)} + \mathrm{CO_2 (g)} + \mathrm{H_2O (l)}
Eliminando os íons espectadores \mathrm{Cl^-} obtemos a equação iônica líquida:
\mathrm{CaCO_3 (s)} + 2\mathrm{H^+ (aq)} \to \mathrm{Ca^{2+} (aq)} + \mathrm{CO_2 (g)} + \mathrm{H_2O (l)}
Dica de prova: confira sempre a conservação de átomos e, se houver íons, cheque também a conservação de carga elétrica; para reações com carbonatos, lembre-se da etapa intermediária \mathrm{H_2CO_3}\to\mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}.

Resposta

\mathrm{CaCO_3 (s)} + 2\mathrm{HCl (aq)} \to \mathrm{CaCl_2 (aq)} + \mathrm{CO_2 (g)} + \mathrm{H_2O (l)}

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