Observe a equação que representa a reação entre o zinco metálico e uma solução aquosa de ácido clorídrico e associa a pergunta ao resultado:
Dados: massa molar: \mathrm{Zn}=65,3 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}; Volume molar \left(0^{\circ} \mathrm{C}\right. e 1 atm )=22,4 \mathrm{~L}; Constante de Avogadro: 6,02 \times 10^{23} / \mathrm{mol}
\left.\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})}+2 \mathrm{HCl}-\right) \mathrm{ZnCl}_{2(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}
O volume em litros de gás hidrogênio a 0^{\circ} \mathrm{C} e 1 atm ao reagir completamente 0,1 \mathrm{~mol} de zinco metálico?
Escolher...
Escolher...
4,48
8,96
89,6
11,2
44,8

Passo 1

O enunciado dá a equação da reação
\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{HCl}_{(\mathrm{aq})}\longrightarrow \mathrm{ZnCl}_{2(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{g})}
e pergunta: qual é o volume, em litros, de gás \mathrm{H}_2 nas condições 0^\circ\mathrm{C} e 1\\ \mathrm{atm} quando reagem completamente 0{,}1 mol de zinco metálico?
Dados fornecidos e relevantes:
\text{massa molar: }\mathrm{Zn}=65{,}3\\ \mathrm{g/mol} \quad(\text{fornecido, mas não será necessário})ãáá
\text{volume molar (0°C, 1 atm): }V_m=22{,}4\\ \mathrm{L/mol}
N_A=6{,}02\times10^{23}\\ \text{mol}^{-1}
As opções apresentadas no enunciado são: 4{,}48,\\\ 8{,}96,\\\ 89{,}6,\\\ 11{,}2,\\\ 44{,}8 (litros).

Passo 2

Entender a estequiometria da reação passo a passo (aulas rápidas):
  • Na reação escrita, os coeficientes estequiométricos indicam a relação entre mols das espécies. Aqui o coeficiente de \mathrm{Zn} é 1 e o de \mathrm{H}_2 também é 1.
  • Isso significa que 1 mol de \mathrm{Zn} reage para produzir 1 mol de \mathrm{H}_2.
  • Então, a relação molar é:
\frac{\text{mol de }\mathrm{H}_2}{\text{mol de }\mathrm{Zn}}=\frac{1}{1}=1.
Aplicando ao caso dado: se reagem completamente 0{,}1 mol de \mathrm{Zn}, o número de mols de \mathrm{H}_2 formado é
n(\mathrm{H}_2)=0{,}1\\ \text{mol}\times 1=0{,}1\\ \text{mol}.
Explicação didática: pensar em “moles como contagem química” — se 1 bola de Zn gera 1 bola de H2, então 0,1 bola de Zn gera 0,1 bola de H2. Simples assim.

Passo 3

Converter o número de mols de \mathrm{H}_2 para volume nas condições dadas usando o volume molar:
Fórmula usada e o que cada símbolo significa:
V=n\cdot V_m,
onde \;V\; é o volume do gás (em litros), \;n\; é o número de mols do gás (em mol) e \;V_m\; é o volume molar nas condições fornecidas (em \mathrm{L/mol}).
Substituindo:
V=0{,}1\\ \mathrm{mol}\times 22{,}4\\ \mathrm{L/mol}.
Fazendo a multiplicação passo a passo:
22{,}4\times 0{,}1 = 2{,}24.
Portanto
V=2{,}24\\ \mathrm{L}.

Passo 4

Método alternativo (mesma ideia, com número de moléculas) para reforçar o conceito e mostrar que chega ao mesmo resultado:
  • Primeiro, número de moléculas de \mathrm{H}_2:
N(\mathrm{H}_2)=n(\mathrm{H}_2)\cdot N_A = 0{,}1\cdot 6{,}02\times10^{23}=6{,}02\times10^{22}\\ \text{moléculas}.é
  • Volume por molécula nas condições padrão:
v_{\text{por molécula}}=\frac{22{,}4\\ \mathrm{L}}{6{,}02\times10^{23}}.é
  • Multiplicando o número de moléculas pelo volume por molécula:
V=6{,}02\times10^{22}\times\frac{22{,}4}{6{,}02\times10^{23}}=22{,}4\times 0{,}1=2{,}24\\ \mathrm{L}.
Conclusão: os dois métodos concordam, reforçando que o resultado correto é 2{,}24\\ \mathrm{L}.

Passo 5

Comparação com as opções fornecidas: as opções eram 4{,}48,\\\ 8{,}96,\\\ 89{,}6,\\\ 11{,}2,\\\ 44{,}8 litros. O valor calculado 2{,}24\\ \mathrm{L} não aparece entre as alternativas. Possíveis causas (para você ficar esperto na prova): erro de escrita da alternativa, confusão de fator 2 (algumas alternativas são múltiplos de 2{,}24), ou uso incorreto do número de mols pelo enunciador. Mas o processo correto e o resultado correto, com base na estequiometria e no volume molar dado, é 2{,}24\\ \mathrm{L}.

Resposta

2{,}24\\ \mathrm{L}

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