Questão-09) De acordo com a Lei de Lavoisier, quando fizermos reagir completamente, em ambiente fechado,
de ferro com
de enxofre, qual a massa em g , de sulfeto de ferro obtida? Quanto de enxofre é necessário para reagir completamente com
de ferro?
Passo 1
Vou deixar claro o que o enunciado pede e quais dados foram fornecidos. Os dados fornecidos são:
- massa de ferro reagida:
; - massa de enxofre reagida:
.
As perguntas são:
- Qual a massa, em gramas, do sulfeto de ferro obtido quando
de ferro reagem completamente com de enxofre em sistema fechado? - Quanto de enxofre é necessário para reagir completamente com
de ferro?
Passo 2
Conceito-chave que vamos usar (explicadinho): a Lei de Lavoisier (lei da conservação da massa) diz que, em um sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos obtidos. Em forma de equação:
Aqui
é a massa total do(s) produto(s) formados e
é a soma das massas de todos os reagentes presentes inicialmente. Isso significa que, se não há perdas, a massa do sulfeto formado será a soma das massas de ferro e enxofre que reagiram.
Passo 3
Aplicando a conservação da massa ao primeiro caso (produto formado a partir de
de Fe e
de S):
Substituindo os valores:
Calculando:
Interpretação rápida: em sistema fechado a massa do sulfeto é exatamente a soma das massas dos reagentes consumidos.
Passo 4
Agora vamos à segunda pergunta: quanto de enxofre é preciso para reagir com
de ferro? Método simples e direto (útil em prova): se a reação completa entre ferro e enxofre é aquela que nos deu os dados iniciais, podemos inferir a proporção experimental de massa entre S e Fe a partir do primeiro par de massas. Essa proporção vale para qualquer massa de ferro que reaja completamente, desde que a reação produza o mesmo composto (sulfeto simples de ferro) nas mesmas proporções.
Calculemos a razão massa de S por massa de Fe usando os dados dados:
Passo 5
Simplificando a fração:
Portanto, para cada
partes em massa de ferro são necessárias
partes em massa de enxofre (pela experiência dada).
Passo 6
Agora aplicamos essa razão ao caso com
. A massa de enxofre necessária será:
Calcule passo a passo: primeiro
, depois
. Assim,
Passo 7
Breve comentário didático final (útil para a prova): outra forma, um pouco mais formal, é usar a equação química balanceada
(1 mol de Fe reage com 1 mol de S) e as massas molares (
e
) para obter a razão
. Isso daria um resultado praticamente igual ao obtido por proporção experimental (diferenças pequenas aparecem por arredondamento dos valores atômicos). Na prova, se lhe derem pares de massas experimentais, usar a proporção direta como fiz aqui é rápido e seguro.