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 6,53 \mathrm{~g} de zinco metálico? □

Passo 1

O enunciado pede o volume, em litros, de gás hidrogênio formado nas condições 0^\circ\mathrm{C} e 1\\ \mathrm{atm} quando reage completamente 6,53\\ \mathrm{g} de zinco metálico com ácido clorídrico.
Dados fornecidos relevantes:
\text{Equação: }\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{HCl}_{(\mathrm{aq})}\longrightarrow \mathrm{ZnCl}_{2(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{g})}çã
\text{Massa molar: }\mathrm{Zn}=65,3\\ \mathrm{g/mol}
\text{Volume molar (a }0^\circ\mathrm{C},1\\ \mathrm{atm}\text{): }V_m=22,4\\ \mathrm{L/mol}
\text{Constante de Avogadro: }N_A=6,02\times10^{23}\\ /\mathrm{mol}
Anote também a relação estequiométrica que aparece na equação: 1 mol de \mathrm{Zn} produz 1 mol de \mathrm{H}_2.

Passo 2

Entendendo o conceito de “mol” e como converter massa em mols.
Um mol é uma quantidade de substância; a massa molar diz quantos gramas equivalem a 1 mol de uma substância. A fórmula para calcular o número de mols é:
n=\frac{m}{M}
onde n é o número de mols, m é a massa (em gramas) e M é a massa molar (em \mathrm{g/mol}). Aqui queremos achar n_{\mathrm{Zn}} a partir de m_{\mathrm{Zn}}=6,53\\ \mathrm{g} e M_{\mathrm{Zn}}=65,3\\ \mathrm{g/mol}.

Passo 3

Calculemos os mols de zinco:
n_{\mathrm{Zn}}=\frac{m_{\mathrm{Zn}}}{M_{\mathrm{Zn}}}=\frac{6,53}{65,3}=0,10\\ \mathrm{mol}.
(Observação: 6,53 é exatamente 0{,}10 vezes 65,3, por isso deu 0{,}10\\ \mathrm{mol}.)

Passo 4

Use a estequiometria da reação para relacionar mols de \mathrm{Zn} e \mathrm{H}_2. Da equação, 1 mol de \mathrm{Zn} gera 1 mol de \mathrm{H}_2. Portanto:
n_{\mathrm{H}_2}=n_{\mathrm{Zn}}=0,10\\ \mathrm{mol}.

Passo 5

Converter mols de gás para volume nas condições dadas usando o volume molar. A relação é:
V=n\cdot V_m,
onde V é o volume (em litros), n é o número de mols e V_m é o volume de 1 mol nas condições dadas. Aplicando:
V_{\mathrm{H}_2}=n_{\mathrm{H}_2}\cdot V_m=0,10\cdot22,4=2,24\\ \mathrm{L}.

Passo 6

Comentário pedagógico rápido (opcional): se você quisesse saber quantas moléculas de \mathrm{H}_2 isso representa, multiplica pelos átomos por mol de Avogadro:
N_{\mathrm{H}_2}=n_{\mathrm{H}_2}\cdot N_A=0,10\cdot6,02\times10^{23}=6,02\times10^{22}\\ \text{moléculas}.é

Resposta

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

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