Questão-08) Complete a tabela abaixo, sabendo que o ácido, a base e o sal das duas reações são os mesmos.
Base
Ácido
Sal
Água
sobrou
Reação-I
A
de ácido
Reação-II
B
C
D
de base
Considerando que a base reage com o ácido para formar sal e água, os valores de
e D são:
| Base | Ácido | Sal | Água | sobrou | |
| Reação-I |
|
|
|
A |
|
| Reação-II | B | C |
|
D |
|
Passo 1
O enunciado dá duas reações (I e II) envolvendo a mesma base, o mesmo ácido e o mesmo sal. A tabela tem algumas entradas faltando; é preciso encontrar
, onde:
- Reação-I: base inicial
, ácido inicial , sal formado , água (massa a determinar), sobrou de ácido. - Reação-II: base inicial
(a determinar), ácido inicial (a determinar), sal formado , água (a determinar), sobrou de base.
O que se pede: determinar as massas
. Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Os reagentes e produtos são os mesmos nas duas reações (mesma equação química), logo as proporções estequiométricas de massa entre as substâncias são as mesmas em ambas as reações.
- Em Reação-I o ácido não foi totalmente consumido (sobrou
); em Reação-II sobrou base ( ) — isto indica como relacionar massas iniciais e consumidas.
Passo 2
Princípio físico usado (explicado de forma simples): conservação da massa. Isso significa que, para cada reação fechada,
Na forma aplicada ao problema: massa da base inicial mais massa do ácido inicial deve ser igual à massa do sal formado mais massa da água formada mais qualquer quantidade que sobrou (ácido ou base). Esse é o fundamento para calcular
e, depois, para relacionar as duas reações.
Exemplo rápido e intuitivo: se eu começo com
de coisas e, no final, tenho um sal de
e sobra
de reagente, o resto (
) tem que ser a água formada.
Passo 3
Aplicando conservação da massa na Reação-I para encontrar
.
Massas iniciais na Reação-I:
Portanto massa total inicial:
Produtos conhecidos e sobras:
Pela conservação da massa:
Isolando
:
Comentário didático: isso também nos dá as quantidades consumidas na Reação-I:
Note que a soma das massas consumidas é
, que é exatamente a massa dos produtos gerados sem sobra:
(sal)
(água)
. Isso confirma coerência.
Passo 4
Relação estequiométrica entre as duas reações (explicação didática): como a base, o ácido e o sal são os mesmos nas duas reações, a reação que transforma quantidades reativas em produtos tem a mesma “forma” — ou seja, as massas consumidas/produzidas mantêm proporções fixas. Assim, se em uma reação se forma certa massa de sal, na outra a massa de sal será proporcional às massas consumidas dos reagentes pela mesma constante de proporcionalidade.
Matematicamente, pode-se tomar a Reação-I como referência e definir um fator de escala
tal que, para a Reação-II,
Calculamos
a partir das massas do sal (já que o sal foi dado em ambas):
Calculando:
Interpretação: a Reação-II corresponde a
da “extensão” da Reação-I (mesma proporção estequiométrica).
Passo 5
Usando
para encontrar as massas consumidas/produzidas na Reação-II (cálculos passo a passo).
Na Reação-I temos (massas consumidas/produzidas ligadas):
Portanto, na Reação-II:
Observação: esses valores são o que a estequiometria demanda para produzir
de sal.]
Passo 6
Determinar
e
e verificar coerência por conservação de massa.
- Na Reação-II sobrou
de base. Logo a base inicial é a soma da base consumida mais a base sobrante:
- Para o ácido na Reação-II o enunciado não menciona sobra de ácido, então assumimos que todo o ácido inicial foi consumido. Assim:
- A água formada
é a água produzida calculada acima:
Verificação por conservação da massa na Reação-II:
Produtos e sobra:
A igualdade confirma que os valores estão corretos e coerentes.