O sódio reage violentamente com a água de acordo com a equação não balanceada:
Um químico colocou para reagir 2,00 g de sódio em 1 litro ( 1 Kg ou 1000 g ) de água.
Que massa de NaOH poderá ser recuperada da solução (mistura homogênea) formada durante a reação?
Que massa de NaOH poderá ser recuperada da solução (mistura homogênea) formada durante a reação?
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de química juntos! A gente tem uma reação onde o sódio (Na) reage com a água (H₂O) formando hidrogênio (H₂) e hidróxido de sódio (NaOH). Precisamos descobrir qual a massa de NaOH que será formada quando 2,00 g de sódio reagem com 1 litro de água (que tem 1000 g). Para isso, vamos precisar balancear a equação química, calcular as moles dos reagentes e identificar qual deles é o limitante para então encontrar a quantidade de NaOH produzida.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química. Isso significa garantir que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo nos reagentes e nos produtos.
A equação não balanceada é:
Vamos balancear:
- Na: 1 à esquerda e 1 à direita
- H: 2 à esquerda (em H₂O) e 2 à direita (em H₂) + 1 em NaOH, totalizando 3
- O: 1 à esquerda e 1 à direita
Percebemos que o hidrogênio está desequilibrado. Para balancear, colocamos o coeficiente 2 na molécula de NaOH:
Agora, conferindo:
- Na: 2 à esquerda e 2 à direita
- H: 4 à esquerda e 4 à direita (2 em H₂ e 2 em 2 NaOH)
- O: 2 à esquerda e 2 à direita
Pronto, a equação está balanceada!
Passo 3
Agora, vamos calcular as moles de cada reagente para ver qual é o limitante. A molaridade é importante aqui, e a fórmula para calcular moles é:
Primeiro, a massa molar do sódio (Na) é aproximadamente 22,99 g/mol.
Então,
A massa molar da água (H₂O) é aproximadamente 18,02 g/mol.
Então,
Passo 4
Agora, olhando a equação balanceada:
Vemos que 2 moles de Na reagem com 2 moles de H₂O. Isso significa que a relação molar é 1:1 entre Na e H₂O.
Temos aproximadamente 0,0870 mol de Na e 55,49 mol de H₂O. Claramente, temos muito mais H₂O do que o necessário para reagir com o Na disponível. Então, o sódio é o reagente limitante.
Passo 5
Como o sódio é o limitante, vamos usar a quantidade dele para calcular a massa de NaOH formada. Pela equação balanceada, 2 moles de Na produzem 2 moles de NaOH, ou seja, 1 mole de Na produz 1 mole de NaOH.
Então, 0,0870 mol de Na vão produzir 0,0870 mol de NaOH.
A massa molar do NaOH é aproximadamente 40,00 g/mol.
Então,
Resposta
A massa de NaOH que poderá ser recuperada da solução é de 3,48 gramas.