Escreva as equações químicas balanceadas das reações de formação das seguintes substâncias:
\mathrm{CuSO}_{4}(\mathrm{~s})

Passo 1

O enunciado pede que eu escreva a equação química balanceada da reação de formação da substância \mathrm{CuSO}_{4}(\mathrm{s}). Informação dada: a fórmula do produto é \mathrm{CuSO}_{4}(\mathrm{s}) (sólido). Não há outras informações no enunciado.
O problema pede a equação química balanceada da reação de formação do sulfato de cobre ( \mathrm{CuSO}_{4}(\mathrm{s}). O enunciado informa que o produto é sólido.

Passo 2

Primeiro, vou explicar o que é uma “reação de formação”, porque isso é essencial para montar a equação. Uma reação de formação de uma substância é a reação que forma exatamente 1 mol dessa substância a partir dos seus elementos químicos no estado padrão. Estado padrão significa a forma física em que cada elemento existe normalmente à pressão de 1 atm e temperatura ambiente (por exemplo, \mathrm{O}_{2} gasoso para oxigênio, formas alotrópicas sólidas para enxofre etc.). Na prova pode pedir a reação para 1 mol do composto (com coeficiente do produto igual a 1) ou com coeficientes inteiros; eu mostro as duas formas.

Passo 3

Agora identifico os elementos presentes em \mathrm{CuSO}_{4} e seus estados-padrão:
  • Cobre: elemento \mathrm{Cu}, estado padrão \mathrm{Cu}(\mathrm{s}).
  • Enxofre: elemento \mathrm{S}. O estado-padrão do enxofre é a forma octatômica sólida \mathrm{S}_{8}(\mathrm{s}) (por isso, ao usar a forma elementar devemos lembrar disso).
  • Oxigênio: elemento \mathrm{O}. O estado-padrão é \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}).
Esses serão os reagentes elementares na reação de formação.

Passo 4

Escrevo a equação de formação não balanceada (pedindo 1 mol do produto):
\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + \mathrm{S\\ (elemento)} + \mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to \mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})
Agora substituo pela forma correta do enxofre ( \mathrm{S}_8(\mathrm{s})):
\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + x\,\mathrm{S}_8(\mathrm{s}) + y\,\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to \mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})
onde x e y são coeficientes que vou determinar pelo balanço de átomos. Quero que o produto seja 1 mol de \mathrm{CuSO}_4.

Passo 5

Balanceando cobre: no produto há 1 átomo de cobre (por \mathrm{CuSO}_4), então o coeficiente do cobre elemento deve ser 1. Assim:
1\\ \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + x\,\mathrm{S}_8(\mathrm{s}) + y\,\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to 1\\ \mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})

Passo 6

Balanceando enxofre: o produto tem 1 átomo de enxofre. A espécie elementar que usamos é \mathrm{S}_8, ou seja, cada mol de \mathrm{S}_8 contém 8 átomos de S. Para obter 1 átomo de S usando \mathrm{S}_8 precisamos de 1/8 de mol de \mathrm{S}_8. Logo:
x=\tfrac{1}{8}
Então a equação fica, ainda com incógnita em oxigênio,
\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + \tfrac{1}{8}\mathrm{S}_8(\mathrm{s}) + y\,\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to \mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})

Passo 7

Balanceando oxigênio: o produto \mathrm{CuSO}_4 tem 4 átomos de oxigênio por fórmula. A molécula elementar de oxigênio é \mathrm{O}_2, que traz 2 átomos de O por mol. Para obter 4 átomos precisamos de 2 mols de \mathrm{O}_2. Então:
y=2
A equação com frações fica:
\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + \tfrac{1}{8}\mathrm{S}_8(\mathrm{s}) + 2\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to \mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})

Passo 8

Explico rapidamente por que frações são aceitáveis: para reações de formação costuma-se escrever a equação formando exatamente 1 mol do composto, então coeficientes fracionários para formas poliatômicas do elemento (como \mathrm{S}_8) são comuns. Porém, em muitos contextos prefere-se apresentar coeficientes inteiros. Para eliminar a fração multiplico toda a equação por 8 (o menor inteiro que remove \tfrac{1}{8}).

Passo 9

Multiplicando a equação do Passo 7 por 8 obtemos coeficientes inteiros:
8\,\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + \mathrm{S}_8(\mathrm{s}) + 16\,\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to 8\,\mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})
Verificação rápida: à esquerda 8 Cu, 8 S (do \mathrm{S}_8), e 16\times2=32 átomos de O — à direita 8 vezes \mathrm{CuSO}_4 8 Cu, 8 S e 8\times4=32 O. Está balanceado.

Resposta

8\,\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) + \mathrm{S}_8(\mathrm{s}) + 16\,\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \to 8\,\mathrm{CuSO}_4(\mathrm{s})

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