Nas estações de tratamento de água, eliminam-se as impurezas sólidas em suspensão através do arraste por flóculos de hidróxido de alumínio, produzido na reação representada por:
Responda as questões abaixo, deixando indicados todos os seus cálculos e o seu raciocínio.Massas atômicas
Na reação completa de
de
e
de
, obtém-se
de
. Qual é a massa de
obtida nessa reação?
Na reação completa de
Passo 1
O enunciado pede: qual é a massa de
obtida na reação dada, sabendo que, na reação completa, foram usados
de
e
de
, e que se obteve
de
.
Informações fornecidas (pegaram-se estes valores do enunciado):
- Equação balanceada:
- Massas iniciais:
-
- Massa obtida de hidróxido de alumínio:
-
- Massas atômicas (
):
Passo 2
Explicação das ferramentas que vamos usar (aula rápida e prática):
- Conceito de mol e molaridade: a quantidade de matéria em mol é dada por
, onde é a massa em gramas e é a massa molar (g/mol). - Massa molar de uma substância é a soma das massas atômicas dos átomos que a compõem.
- Este tipo de problema é de estequiometria: usamos a equação química balanceada para converter mols de uma substância em mols de outra pela razão dos coeficientes estequiométricos.
- Vamos calcular as massas molares dos compostos envolvidos e depois converter massas para mols, usar as razões estequiométricas e, finalmente, voltar a mols para massa.
Cálculo das massas molares (cada passo explicado):
- Para
: na fórmula há átomos de Al, átomos de S e átomos de O . Logo,
Calculando:
- Para
: há Ca, O e H, então
Calculando:
- Para
: há Al, O e H, então
Calculando:
- Para
: há Ca, S e O, então
Calculando:
Passo 3
Converter as massas iniciais em mols usando
.
- Mols de
:
(Operação:
.)
- Mols de
:
(Operação:
.)
Passo 4
Determinar se algum reagente é limitante — usar a equação balanceada e as quantidades em mols.
Da equação, a razão necessária é:
Com
de
, a quantidade necessária de
seria:
Disponibilizamos exatamente
de
. Portanto os reagentes estão nas proporções estequiométricas corretas e ambos se consomem completamente numa reação completa (não há excesso nem limitante).
Passo 5
Verificação via rendimento do
(confirmação do raciocínio):
- A equação mostra que
mol de produz mol de . Então, com de esperamos
Convertendo para massa com
:
que coincide com a massa fornecida no enunciado, confirmando que a reação ocorreu na proporção estequiométrica completa.
Passo 6
Cálculo da massa de
formada:
Da equação,
mol de
produz
mol de
. Com
de
teremos:
Usando
, a massa produzida é: