Questăo 4

  • aquecimento do carbonato de cálcio ( \mathrm{CaCO}_{3} ), componente principal do calcário, é um fenômeno químico que libera gás carbônico e cal extinta. A equação não balanceada é:
    \mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{~s}) \rightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})
    Ao decompor totalmente 200 g de carbonato de cálcio (Massa Molar =100 \mathrm{~g} / \mathrm{mol} ), o volume de CO2 liberado nas CNTP será:

Passo 1

O enunciado pede o volume de \mathrm{CO}_2 liberado quando se decompõe totalmente 200\\ \mathrm{g} de \mathrm{CaCO}_3. As informações dadas:
  • Massa inicial de \mathrm{CaCO}_3: 200\\ \mathrm{g}.
  • Massa molar de \mathrm{CaCO}_3: 100\\ \mathrm{g/mol} (fornecida).
  • Equação química (não balanceada no enunciado): \mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}).
  • Condições pedidas: CNTP (condições normais de temperatura e pressão).
    O que se pede: calcular o volume de \mathrm{CO}_2 produzido nessas CNTP.

Passo 2

Balancear a equação química e identificar a relação estequiométrica entre reagente e produto.
A equação escrita já está balanceada com coeficientes todos iguais a 1:
\mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})
Isto significa que 1 mol de \mathrm{CaCO}_3 produz 1 mol de \mathrm{CO}_2. Essa razão estequiométrica 1:1 será usada para converter moles de \mathrm{CaCO}_3 em moles de \mathrm{CO}_2.

Passo 3

Calcular o número de mols de \mathrm{CaCO}_3 a partir da massa dada usando a fórmula básica de estequiometria:
n=\frac{m}{M}
onde n é o número de mols, m é a massa em gramas e M é a massa molar em \mathrm{g/mol}. Substituindo os valores fornecidos:
n_{\mathrm{CaCO}_3}=\frac{200\\ \mathrm{g}}{100\\ \mathrm{g/mol}}=2\\ \mathrm{mol}.
Explicando com calma: dividir a massa pela massa molar diz quantas “bolsas” de 1 mol cabem naquela massa — aqui cabem exatamente 2 bolsas.

Passo 4

Usar a razão estequiométrica para achar os mols de \mathrm{CO}_2. Da equação balanceada, 1 mol de \mathrm{CaCO}_3 gera 1 mol de \mathrm{CO}_2. Logo:
n_{\mathrm{CO}_2}=n_{\mathrm{CaCO}_3}=2\\ \mathrm{mol}.

Passo 5

Converter mols de \mathrm{CO}_2 em volume nas CNTP. Em CNTP (por convenção T=273{,}15\\ \mathrm{K} e P=1\\ \mathrm{atm}) o volume ocupado por 1 mol de gás ideal é o volume molar V_m. Pelo gás ideal:
V_m=\frac{R\,T}{P},
onde R é a constante dos gases ideais ( R\approx0,08206\\ \mathrm{L\cdot atm\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}}). Substituindo T=273{,}15\\ \mathrm{K} e P=1\\ \mathrm{atm}:
V_m\approx\frac{0,08206\cdot273{,}15}{1}\approx22{,}4\\ \mathrm{L/mol}.
Resumo prático (fórmula usada comumente em exercícios): em CNTP, 1 mol de qualquer gás ideal ocupa aproximadamente 22{,}4\\ \mathrm{L}.

Passo 6

Calcular o volume total de \mathrm{CO}_2 produzido multiplicando os mols pelo volume molar:
V_{\mathrm{CO}_2}=n_{\mathrm{CO}_2}\cdot V_m = 2\\ \mathrm{mol}\times22{,}4\\ \mathrm{L/mol}=44{,}8\\ \mathrm{L}.
Interpretação: os 2 mols de \mathrm{CO}_2 ocupam 44{,}8\\ \mathrm{L} nas CNTP.

Passo 7

Verificação rápida e comentário final: os cálculos são diretos — massa → mols → estequiometria → volume pelo volume molar em CNTP. Não houve arredondamentos problemáticos; resultado com uma casa decimal é adequado dado o dado inicial.

Resposta

44{,}8\\ \mathrm{L}

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