Um produto comercial empregado na limpeza de esgotos contém pequenos pedaços de alumínio, que reagem com NaOH para produzir bolhas de hidrogênio. A reação que ocorre é expressa pela equação:
Calcular o volume de
, medido a
e 1 atmosfera de pressão, que será liberado quando
de alumínio reagirem totalmente. Massas atômicas:
;
Volume ocupado por 1 mol do gás a
e 1 atmosfera=22,7 litros
Passo 1
O enunciado dá a reação (não balanceada):
Dados numéricos fornecidos:
- massa de alumínio:
; - massas atômicas:
(g·mol^{-1}), (g·mol^{-1}); - volume molar do gás a
e : .
O que se pede:
- Calcular o volume de
(a e ) liberado quando de reagem totalmente.
Passo 2
Balanceamento da reação (passo a passo, sem pular nada).
Colocando coeficientes gerais:
Colocando coeficientes gerais:
Contagem de átomos:
- Alumínio:
. - Sódio:
(pois só aparece em NaOH e NaAlO3). - Oxigênio:
(NaAlO3 tem 3 O). - Hidrogênio:
(contando H em NaOH e em H2O à esquerda, e em H2 à direita).
Usando
e
, substitui-se em
:
Na equação do hidrogênio
substituindo
e
:
Para ter coeficientes inteiros, escolhe-se
, então
,
,
,
. Logo a reação balanceada é:
Passo 3
Converter a massa de
em mols.
Fórmula para número de mols:
Fórmula para número de mols:
Massa molar de
:
.
Portanto:
Portanto:
Explicação didática: dividir a massa dada pela massa de 1 mol (massa molar) dá quantos mols de átomos de Al temos. Aqui
significa que há
mol de Al.
Passo 4
Usar a estequiometria balanceada para achar mols de
.
Da reação balanceada: mol de
produzem
mol de
.
Razão estequiométrica:
Da reação balanceada:
Razão estequiométrica:
Logo:
Comentário prático: cada mol de Al gera
mols de H2 segundo a equação balanceada.
Passo 5
Converter mols de
em volume nas condições indicadas.
Usa-se o volume molar dado: de gás ocupa
a
e
.
Fórmula:
Usa-se o volume molar dado:
Fórmula:
onde
é o número de mols do gás e
o volume molar.
Aplicando:
Aplicando:
Cálculo manual:
Arredondando de acordo com os algarismos significativos (a massa dada tem três algarismos significativos), fica razoável apresentar o resultado com três algarismos significativos:
Passo 6
Resumo e interpretação final (um empurrãozinho motivacional):
- Começamos balanceando a reação para obter a relação molar correta entre
e . - Convertimos a massa de
em mols, usamos a proporção estequiométrica e então convertimos mols de em volume pelas condições-padrão. - Resultado final: cerca de três décimos de litro de hidrogênio — não é muito, mas suficiente para gerar muitas bolhas! Você fez direitinho até aqui — continua assim que a prova vai dar certo 😃