Questão 01
Considere as seguintes reações químicas, ocorrendo em recipientes abertos:
I. Adição de sódio metálico à água.
II. Enferrujamento de um prego.
III. Adição de bicarbonato de sódio em vinagre.
IV. Queima de álcool etílico.
Se essas reações ocorrerem sobre um prato de uma balança, a única reação em que a massa final medida na balança será maior que a inicial é a de número:
(A) I
(B) III
(C) IV
(D) II

Passo 1

O enunciado dá quatro reações ocorrendo em recipientes abertos e pergunta: em qual delas a massa final medida na balança será maior que a massa inicial? As reações dadas são:
I. Adição de sódio metálico à água.
II. Enferrujamento de um prego.
III. Adição de bicarbonato de sódio em vinagre.
IV. Queima de álcool etílico.
Informações relevantes dadas: as reações ocorrem em recipientes abertos (ou seja, há troca possível de gases com o ambiente). A tarefa é comparar a massa medida na balança antes e depois de cada reação.

Passo 2

Conceito-chave (aula rápida e prática): conservação de massa e sistema aberto.
  • Em um sistema fechado a massa total se conserva.
  • Em um sistema aberto (como um prato de balança exposto ao ar) a massa medida pode mudar porque matéria pode sair do prato (gases que escapam) ou entrar no prato (gases do ar que ficam presos no produto).
    Formalizando a ideia: \Delta m = m_{\text{entrado}} - m_{\text{saído}}í, onde \Delta m é a variação da massa medida na balança. Se mais massa entra no sistema do que sai, \Delta m>0 (massa aumenta). Se mais sai do que entra, \Delta m<0 (massa diminui). Vou aplicar essa ideia a cada reação.

Passo 3

Análise da reação I (sódio metálico + água). Reação balanceada típica:
2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \to 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H}_2\uparrow
O produto inclui \mathrm{NaOH} dissolvido e gás \mathrm{H}_2 liberado (seta para cima \uparrow indica gás que tende a escapar). No prato da balança, parte massa sai na forma de \mathrm{H}_2 gasoso que se desprende para o ambiente. Portanto m_{\text{saído}}>0í e dificilmente há massa gasosa entrando que compense. Conclusão: \Delta m<0 (massa final menor que a inicial).

Passo 4

Análise da reação II (enferrujamento do prego). Reação simplificada e balanceada:
4\mathrm{Fe} + 3\mathrm{O}_2 \to 2\mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3
Aqui o oxigênio \mathrm{O}_2 do ar é consumido e fica incorporado ao sólido (óxido de ferro, a ferrugem). Isso significa que massa que estava no ar entra no sistema sobre o prato (o oxigênio do ar passa a fazer parte do sólido no prato). Assim m_{\text{entrado}}>0 e praticamente não há matéria saindo do prato. Logo \Delta m>0 (massa final maior que a inicial). Este é o caso típico em que uma peça metálica “ganha” massa ao enferrujar porque captura oxigênio do ar.

Passo 5

Análise da reação III (bicarbonato de sódio + vinagre). Reação química:
\mathrm{NaHCO}_3 + \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} \to \mathrm{CH}_3\mathrm{COONa} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2\uparrow
Produz-se \mathrm{CO}_2 gasoso que escapa (as bolhas saem para o ambiente). Portanto há perda de massa do prato na forma de \mathrm{CO}_2. Assim \Delta m<0 (massa final menor).

Passo 6

Análise da reação IV (queima de álcool etílico). Reação balanceada (combustão completa):
\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5\mathrm{OH} + 3\mathrm{O}_2 \to 2\mathrm{CO}_2 + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}
A reação consome oxigênio do ar, mas produz principalmente gases ( \mathrm{CO}_2) e vapor de água que se dispersam para o ambiente quando ocorre sobre um prato aberto. Na prática, a maior parte dos produtos gasosos sai do prato, fazendo com que mais massa se perca do que entre (a água condensada que ficar pode não compensar totalmente). Em geral, em queima sobre prato aberto a massa medida diminui: \Delta m<0.

Passo 7

Comparando os quatro casos usando a regra \Delta m = m_{\text{entrado}} - m_{\text{saído}}í: somente na reação II há entrada efetiva de matéria do ar (oxigênio) que fica retida no prato como sólido. Nas reações I, III e IV predominam perdas de massa na forma de gases que escapam. Portanto a única reação que aumenta a massa medida é a II.

Resposta

(D)

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