O sulfato de sódio é uma substância empregada em aplicações industriais para produção de vidro e papel. A reação de NaCl com \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} leva à formação de \mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4} e HCl . Calcule o número de mols de \mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4} e HCl que podem ser obtidos a partir de 5 mols de NaCl .

Passo 1

O enunciado fornece e pede o seguinte (resumo claro):
  • Foi dada a quantidade inicial de \mathrm{NaCl}: \,5\\ \mathrm{mol}.
  • A reação entre \mathrm{NaCl} e \mathrm{H_{2}SO_{4}} gera \mathrm{Na_{2}SO_{4}} e \mathrm{HCl}.
  • Pergunta: calcular o número de mols de \mathrm{Na_{2}SO_{4}} e de \mathrm{HCl} que podem ser obtidos a partir de \,5\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl}.
Observação importante que vamos usar: o enunciado não informa a quantidade de \mathrm{H_{2}SO_{4}}. Para poder calcular apenas a partir dos \,5\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl}, assumimos que \mathrm{H_{2}SO_{4}} está em excesso (ou seja, não é o reagente limitante). Assim, o reagente limitante será \mathrm{NaCl} e dele dependem as quantidades de produto formadas.

Passo 2

Balancear a equação química (explicando como se faz).
  • Escrever a reação não balanceada: \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_{2}SO_{4}} \rightarrow \mathrm{Na_{2}SO_{4}} + \mathrm{HCl}.
  • Para balancear, contamos átomos dos dois lados e ajustamos coeficientes inteiros:
    • Sódio ( \mathrm{Na}): no produto \mathrm{Na_{2}SO_{4}} há 2 átomos de \mathrm{Na}. Portanto precisamos de 2 unidades de \mathrm{NaCl} no reagente para ter 2 átomos de \mathrm{Na}.
    • Cloro ( \mathrm{Cl}): colocando 2 em \mathrm{NaCl} dá 2 átomos de \mathrm{Cl}; no produto temos \mathrm{HCl} então precisamos de 2 \mathrm{HCl} para equilibrar o cloro.
    • Verificar H, S e O: com um coeficiente 1 para \mathrm{H_{2}SO_{4}} e 2 para \mathrm{HCl}, o hidrogênio fica equilibrado (2 átomos de H em \mathrm{H_{2}SO_{4}} e 2 átomos em 2\\ \mathrm{HCl}); o enxofre e oxigênios já estão equilibrados pelo \mathrm{H_{2}SO_{4}} e \mathrm{Na_{2}SO_{4}}.
  • Equação balanceada (mostrando o resultado):
2\,\mathrm{NaCl} + \mathrm{H_{2}SO_{4}} \rightarrow \mathrm{Na_{2}SO_{4}} + 2\,\mathrm{HCl}

Passo 3

Interpretar a equação balanceada em termos de razão molar (explicando o conceito).
  • Em uma equação química balanceada, os coeficientes (os números inteiros antes das fórmulas) indicam razões molares: eles dizem quantos mols de cada espécie reagem ou se formam.
  • Da equação balanceada temos a relação direta entre mols:
    • \,2\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl} produzem \,1\\ \mathrm{mol} de \mathrm{Na_{2}SO_{4}}.
    • \,2\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl} produzem \,2\\ \mathrm{mol} de \mathrm{HCl}.
  • Essas são razões molares que usamos para converter mols do reagente conhecido ( \mathrm{NaCl}) em mols dos produtos.

Passo 4

Calcular o número de mols de \mathrm{Na_{2}SO_{4}} a partir de \,5\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl} (passo a passo).
  • A razão molar relevante é:
\frac{1\\ \mathrm{mol\\ of}\\ \mathrm{Na_{2}SO_{4}}}{2\\ \mathrm{mol\\ of}\\ \mathrm{NaCl}}.
  • Se temos \,5\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl}, então o número de mols de \mathrm{Na_{2}SO_{4}} formado é:
n_{\mathrm{Na_{2}SO_{4}}}= \frac{1}{2}\times n_{\mathrm{NaCl}} = \frac{1}{2}\times 5 = 2,5\\ \mathrm{mol}.
  • Interpretação simples: a cada 2 mols de \mathrm{NaCl} forma-se 1 mol de sulfato de sódio; com 5 mols, forma-se metade disso vezes 5, ou seja, 2,5 mols.

Passo 5

Calcular o número de mols de \mathrm{HCl} a partir de \,5\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaCl} (passo a passo).
  • A razão molar relevante é:
\frac{2\\ \mathrm{mol\\ of}\\ \mathrm{HCl}}{2\\ \mathrm{mol\\ of}\\ \mathrm{NaCl}} = 1.
  • Portanto, cada mol de \mathrm{NaCl} fornece 1 mol de \mathrm{HCl}. Assim:
n_{\mathrm{HCl}} = 1 \times n_{\mathrm{NaCl}} = 1\times 5 = 5\\ \mathrm{mol}.
  • Em palavras: os coeficientes mostram que 2 mols de \mathrm{NaCl} dão 2 mols de \mathrm{HCl}, então a quantidade de \mathrm{HCl} em mols é igual à de \mathrm{NaCl} (quando se usam as mesmas unidades).

Passo 6

Verificação rápida e dica para prova.
  • Verificação: usar as razões molares diretamente para checar: de 5\\ \mathrm{mol} \mathrm{NaCl} vêm 5 mols de \mathrm{HCl} e 2,5 mols de \mathrm{Na_{2}SO_{4}}. Os números fazem sentido com a equação balanceada.
  • Dica de prova: sempre balanceie a equação primeiro; depois use as razões molares (coeficientes) como fatores de conversão tipo “proporção” entre mols.

Resposta

\mathrm{Na_{2}SO_{4}}: 2,5\\ \mathrm{mol}
\mathrm{HCl}: 5\\ \mathrm{mol}

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