Questão 20. Um método para preparação de gás hidrogênio 20,0^circ C em laboratório, usa a reação entre o zinco sólido ( Zn ) e uma solução aquosa de cloreto de hidrogênio ( HCl ). O cloreto de zinco é um composto iônico solúvel em água, gerado como subproduto.
a) Escreva uma equação química que represente a reação descrita para obtenção do gás hidrogênio. Também escreva uma equação iônica simplificada que represente esse processo.
b) Determine a massa de zinco necessária para gerar 120 L de gás hidrogênio a 760 torr e .

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que a gente vai gerar gás hidrogênio ( ) fazendo reagir zinco metálico (Zn) com ácido clorídrico (HCl). Como subproduto, a gente forma cloreto de zinco ( ), que é solúvel em água.
Conteúdo: balanceamento de equações químicas, equações iônicas e a Lei dos Gases Ideais ( ).
O que vamos precisar:
• Saber balancear reação ácido-metal.
• Entender dissociação iônica em solução aquosa e extrair a equação iônica líquida.
• Usar a equação dos gases para achar quantos mols de cabem em 120 L a 760 torr e 20 °C, e daí achar a massa de Zn.

Passo 2

Escrevendo e balanceando a reação completa:
  1. Identifica reagentes e produtos:
    Zn(s) + HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)
  2. Conta átomos de cada lado:
    • Zn: 1 → 1
    • Cl: 1 → 2
    • H: 1 → 2 (um no HCl e dois no boxedZn(s) ;+; 2,HCl(aq) ;longrightarrow; ZnCl2(aq) ;+; H2(g) )
  3. Balanceia Cl e H juntos, percebendo que precisamos de 2 mols de HCl:

Passo 3

Agora a equação iônica completa em solução aquosa:
Zn(s) + 2,H^+(aq) + 2,Cl^-(aq) ;longrightarrow; Zn^2+(aq) + 2,Cl^-(aq) + H2(g) boxedZn(s);+;2,H^+(aq); longrightarrow; Zn^2+(aq);+;H2(g) +
+
Então:
Corta os íons espectadores ( ) e fica a equação iônica líquida:

Passo 4

Vamos calcular a massa de Zn pra gerar 120 L de PV = nRT a 760 torr e 20,0 °C usando a Lei dos Gases Ideais
n = PVRT = (1,00 atm),(120 L) 0,08206,L·atmmol·K,(293,15 K) approx 4,99 mol
  1. Converte pra unidades certas:
    mZn = 4,99 mol times 65,38 gmol approx 326,6 g (na verdade 760 torr = 1 atm).
    .
    .
    .
  2. Calcula de :
  1. Relação estequiométrica da eq balanceada: 1 mol Zn → 1 mol . Logo, precisamos de 4,99 mol de Zn.
  2. Converte mols de Zn em massa ( ):

Resposta

A)
• Reação completa:

• Equação iônica líquida:
B) Massa de Zn ≈ 326,6 g.

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