Questão 04
A queima de 5,0 \mathrm{~g} de uma amostra de carbono consumiu totalmente esse reagente e produziu uma mistura de CO e \mathrm{CO}_{2}. Se a massa de \mathrm{CO}_{2} produzida foi 13,9 \mathrm{~g}, a quantidade em mol de CO é:
(A) 0,02
(B) 0,05
(C) 0,08
(D) 0,1
(E) 0,15

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações e pede uma coisa clara:
  • Foi queimada uma amostra de carbono com massa \,5,0\\ \text{g}.
  • A combustão consumiu totalmente esse carbono e formou uma mistura de monóxido de carbono ( \mathrm{CO}) e dióxido de carbono ( \mathrm{CO}_2).
  • A massa de \mathrm{CO}_2 produzida foi \,13,9\\ \text{g}.
  • Pergunta: qual a quantidade, em mol, de \mathrm{CO} produzida? Devemos escolher entre as alternativas dadas.
Passo importante para fixar: o carbono inicial vira os carbonos presentes tanto em \mathrm{CO} quanto em \mathrm{CO}_2. Vamos usar isso.

Passo 2

Definimos incógnitas e escrevemos a equação que vamos usar (tudo bem mastigado).
  • Seja n_{\mathrm{CO}} o número de mols de \mathrm{CO} produzidos (é o que queremos).
  • Seja n_{\mathrm{CO}_2} o número de mols de \mathrm{CO}_2 produzidos.
  • Cada mol de \mathrm{CO} contém 1 átomo de carbono e cada mol de \mathrm{CO}_2 também contém 1 átomo de carbono. Portanto, o número total de mols de carbono finais é
n_{\text{C, total}} = n_{\mathrm{CO}} + n_{\mathrm{CO}_2}.
  • A massa inicial de carbono ( 5,0\\ \text{g}) corresponde a n_{\text{C, total}} vezes a massa molar do carbono. Assim teremos a equação de conservação do número de átomos de carbono (ou da massa de carbono):
\frac{5,0}{M_{\text{C}}} = n_{\mathrm{CO}} + n_{\mathrm{CO}_2}.
Aqui M_{\text{C}} é a massa molar do carbono (vamos usar M_{\text{C}}=12,0\\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}). Em seguida calculamos n_{\mathrm{CO}_2} a partir da massa de \mathrm{CO}_2 informada.

Passo 3

Calcular n_{\mathrm{CO}_2} a partir da massa de \mathrm{CO}_2.
  • A massa molar de \mathrm{CO}_2 é M_{\mathrm{CO}_2}=44,0\\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} (12,0 do C + 16,0×2 do O).
  • O número de mols de \mathrm{CO}_2 é massa dividida pela massa molar:
n_{\mathrm{CO}_2}=\frac{13,9}{44,0}.
Vamos calcular esse valor:
n_{\mathrm{CO}_2}=\frac{13,9}{44,0}\approx 0,3159\\ \text{mol}.

Passo 4

Calcular o número total de mols de carbono disponível a partir dos 5,0\\ \text{g} de carbono queimados.
  • Usamos M_{\text{C}}=12,0\\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}.
  • Então
n_{\text{C, total}}=\frac{5,0}{12,0}\approx 0,4167\\ \text{mol}.

Passo 5

Usar a equação de conservação do carbono para achar n_{\mathrm{CO}}.
  • Lembra: n_{\text{C, total}}=n_{\mathrm{CO}}+n_{\mathrm{CO}_2}.
  • Portanto
n_{\mathrm{CO}} = n_{\text{C, total}} - n_{\mathrm{CO}_2}.
  • Substituindo os valores que calculamos:
n_{\mathrm{CO}} \approx 0,4167 - 0,3159 = 0,1008\\ \text{mol}.

Passo 6

Arredondamento e interpretação final (para a prova).
  • O resultado 0,1008\\ \text{mol} corresponde, com o número de algarismos significativos dos dados, a 0,10\\ \text{mol}.
  • Conferência rápida: o valor é positivo e faz sentido (uma parte do carbono foi convertida em \mathrm{CO}_2 e o restante em \mathrm{CO}).

Resposta

(D) 0,10\\ \text{mol}

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