A fim de remover o gás carbônico ( \mathrm{CO}_{2} ) do ar, numa nave espacial, é costume fazê-lo reagir com hidróxido de lítio (LiOH). Dessa reação resultam:
a) LiH e CO
b) \mathrm{Li}_{2} \mathrm{O} e \mathrm{CH}_{4}
c) \mathrm{Li}_{2} \mathrm{CO}_{3} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
d) \mathrm{Li}_{2} \mathrm{O} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
e) CO e \mathrm{Li}_{2} \mathrm{O}

Passo 1

O enunciado diz que, numa nave espacial, remove-se \mathrm{CO}_{2} fazendo-o reagir com \mathrm{LiOH}. Pergunta: quais produtos resultam dessa reação? As alternativas dadas são:
a) \mathrm{LiH} e \mathrm{CO}
b) \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O} e \mathrm{CH}_{4}
c) \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
d) \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
e) \mathrm{CO} e \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O}

Passo 2

Entendendo o tipo de reação (aula rápida e prática): \mathrm{CO}_{2} é um óxido ácido (também chamado anidrido carbônico). \mathrm{LiOH} é uma base (hidróxido). Quando um óxido ácido encontra uma base, ocorre uma reação ácido–base que normalmente forma um sal (aqui, um carbonato) e água. Em termos iônicos, a etapa essencial é:
\mathrm{CO}_{2} + 2\mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{CO}_{3}^{2-} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
Explicação didática: \mathrm{CO}_{2} “aceita” íons hidroxila ( \mathrm{OH}^{-}) para formar o ânion \mathrm{CO}_{3}^{2-} (carbonato) e, simultaneamente, forma uma molécula de água a partir de dois \mathrm{OH}^{-}. Isso é comum: óxido ácido + base → sal (carbonato, sulfato etc.) + água.

Passo 3

Agora volte ao reagente real \mathrm{LiOH}. Cada molécula de \mathrm{LiOH} fornece um íon \mathrm{Li}^{+} e um \mathrm{OH}^{-}. Para obter \mathrm{CO}_{3}^{2-} precisamos de dois \mathrm{OH}^{-}, ou seja, de duas unidades de \mathrm{LiOH}. Os cátions \mathrm{Li}^{+} unem-se ao \mathrm{CO}_{3}^{2-} para formar \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3}. Escrevendo a equação molecular balanceada:
2\mathrm{LiOH} + \mathrm{CO}_{2} \longrightarrow \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.

Passo 4

Verificação de balanceamento (contagem de átomos):
  • Lítio: \,2 à esquerda (vindos de 2\mathrm{LiOH}) e \,2 à direita (em \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3}).
  • Carbono: \,1 à esquerda (em \mathrm{CO}_{2}) e \,1 à direita (em \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3}).
  • Hidrogênio: \,2 à esquerda (em 2\mathrm{LiOH}) e \,2 à direita (em \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}).
  • Oxigênio: à esquerda temos 2 (de \mathrm{CO}_{2}) mais 2 (de 2\mathrm{LiOH}) = 4; à direita \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3} tem 3 oxigênios e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} tem 1, total 4. Tudo balanceado.

Passo 5

Por que as outras alternativas estão erradas (explicação prática e simples):
  • a) \mathrm{LiH} e \mathrm{CO}: para formar \mathrm{LiH} e reduzir \mathrm{CO}_{2} a \mathrm{CO} seria necessária uma etapa de redução (fornecer elétrons/átomos de hidrogênio) que não ocorre só com \mathrm{LiOH}. Não é uma simples neutralização ácido–base.
  • b) \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O} e \mathrm{CH}_{4}: produzir \mathrm{CH}_{4} (metano) exige forte redução e fonte de hidrogênio; não acontece numa reação \mathrm{CO}_{2}+\mathrm{LiOH}.
  • d) \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}: se reagirmos \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O} com \mathrm{CO}_{2} obtemos \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3}, então o produto direto com \mathrm{LiOH} é o carbonato, não o óxido.
  • e) \mathrm{CO} e \mathrm{Li}_{2}\mathrm{O}: novamente envolveria redução de \mathrm{CO}_{2} a \mathrm{CO}, o que não acontece na neutralização por \mathrm{LiOH}.

Passo 6

Resumo prático (útil para prova): pensar sempre assim — \mathrm{CO}_{2} como ácido (anidrido carbônico) + base \mathrm{LiOH} → sal (carbonato) + água. Além disso, na prática espacial usam cartuchos sólidos de \mathrm{LiOH} porque formam \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3} sólido, fácil de separar do ar.

Resposta

c) \mathrm{Li}_{2}\mathrm{CO}_{3} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

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