Em processos de gravação de letras e figuras em peças de vidro, o ácido fluorídrico reage com o dióxido de silício, principal constituinte do vidro, de acordo com a seguinte equação não balanceada:
\mathrm{SiO}_{2(\mathrm{~s})}+\mathrm{HF}_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{SiF}_{4}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
Na gravação de uma determinada peça de vidro, foi empregada 4,2 \times 10^{24} moléculas de HF , determine o volume de \mathrm{SiF}_{4}, produzido nas CNTP.

Passo 1

O enunciado dá a reação não balanceada entre o dióxido de silício e o ácido fluorídrico para produzir tetrafluoreto de silício gasoso na gravação de vidro. O que pedem é o volume de \mathrm{SiF}_{4} nas CNTP ( 0\circC e 1 atm) a partir de 4,2\times10^{24} moléculas de HF. O conteúdo envolvido é estequiometria de reação química e uso do volume molar de um gás nas condições normais (22,4 L mol ^{-1}).

Passo 2

Balanceamos primeiro a reação:
\mathrm{SiO}_{2(s)} + \mathrm{HF}_{(aq)} \rightarrow \mathrm{SiF}_{4(g)} + \mathrm{H}_{2}O_{(l)}
Para conservar átomos de F e H, deve ficar:
\mathrm{SiO}_{2} + 4\,\mathrm{HF} \rightarrow \mathrm{SiF}_{4} + 2\,\mathrm{H}_{2}O.

Passo 3

Calculamos o número de mols de HF a partir do número de moléculas usando a constante de Avogadro:
n_{\mathrm{HF}} = \frac{4,2\times10^{24}}{6,022\times10^{23}} \approx6,97\\ \text{mol}.

Passo 4

Da estequiometria balanceada, 4 mol de HF geram 1 mol de \mathrm{SiF}_{4}. Logo o número de mols de \mathrm{SiF}_{4} é
n_{\mathrm{SiF}_{4}} = \frac{n_{\mathrm{HF}}}{4} = \frac{6,97}{4} \approx1,74\\ \text{mol}.

Passo 5

Nas CNTP, todo gás ocupa 22,4\\ \text{L/mol}. Assim o volume de \mathrm{SiF}_{4} produzido é
V = n_{\mathrm{SiF}_{4}}\times22,4\\ \text{L/mol} \approx1,74\times22,4 \approx39,0\\ \text{L}.

Resposta

O volume de \mathrm{SiF}_{4} produzido nas CNTP é aproximadamente 39{,}0\\ \text{L}.

Exercícios relacionados