PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 110 do ENEM 2023

2º dia · Ciências da Natureza · H17 · Química: Reagente limitante, pureza e rendimento

Um assistente de laboratório precisou descartar sete frascos contendo solução de nitrato de mercúrio(I) que não foram utilizados em uma aula prática. Cada frasco continha 5{,}25\text{ g} de \ce{Hg2(NO3)2} dissolvidos em água. Temendo a toxidez do mercúrio e sabendo que o \ce{Hg2Cl2} tem solubilidade muito baixa, o assistente optou por retirar o mercúrio da solução por precipitação com cloreto de sódio (\ce{NaCl}), conforme a equação química:

\ce{Hg2(NO3)2 (aq) + 2 NaCl (aq) -> Hg2Cl2 (s) + 2 NaNO3 (aq)}

Na dúvida sobre a massa de \ce{NaCl} a ser utilizada, o assistente aumentou gradativamente a quantidade adicionada em cada frasco, como apresentado no quadro.

Frasco I II III IV V VI VII
Massa de NaCl
em grama (g)		 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

O produto obtido em cada experimento foi filtrado, secado e teve sua massa aferida. O assistente organizou os resultados na forma de um gráfico que correlaciona a massa de \ce{NaCl} adicionada com a massa de \ce{Hg2Cl2} obtida em cada frasco. A massa molar do \ce{Hg2(NO3)2} é 525\text{ g}\text{ mol}^{-1}, a do \ce{NaCl} é 58\text{ g}\text{ mol}^{-1} e a do \ce{Hg2Cl2} é 472\text{ g}\text{ mol}^{-1}.

Qual foi o gráfico obtido pelo assistente de laboratório?

  1. A
    Gráfico de Massa de Hg2Cl2 (g) por Massa de NaCl (g). A curva parte da origem (0,0; 0), sobe linearmente até a coordenada aproximada de (0,58; 4,7) e, a partir daí, permanece constante e horizontal em 4,7 g até 1,4 g de NaCl.
  2. B
    Gráfico de Massa de Hg2Cl2 (g) por Massa de NaCl (g). A curva parte da origem (0,0; 0), sobe linearmente até a coordenada aproximada de (1,16; 4,7) e, a partir daí, permanece constante e horizontal em 4,7 g até 1,4 g de NaCl.
  3. C
    Gráfico de Massa de Hg2Cl2 (g) por Massa de NaCl (g). A curva parte da origem (0,0; 0) e cresce de maneira linear constante por todo o intervalo, atingindo cerca de 5,6 g para 1,4 g de NaCl.
  4. D
    Gráfico de Massa de Hg2Cl2 (g) por Massa de NaCl (g). A curva parte do valor aproximado de 2,6 g para 0,0 g de NaCl, cresce linearmente até cerca de (1,16; 4,7) e permanece constante até 1,4 g.
  5. E
    Gráfico de Massa de Hg2Cl2 (g) por Massa de NaCl (g). A curva parte do valor aproximado de 5,3 g para 0,0 g de NaCl e cresce linearmente continuamente até cerca de 6,5 g para 1,4 g de NaCl.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Cada frasco tem 5{,}25\ \text{g} de \ce{Hg2(NO3)2}. Em mols:

n = \frac{5{,}25}{525} = 0{,}01\ \text{mol}

A proporção da equação é 1\ \ce{Hg2(NO3)2} : 2\ \ce{NaCl} : 1\ \ce{Hg2Cl2}. Então:

  1. Quantidade de \ce{NaCl} que reage por completo com o sal de mercúrio: 2 \cdot 0{,}01 = 0{,}02\ \text{mol}.
  2. Massa de \ce{NaCl} correspondente: 0{,}02 \cdot 58 = 1{,}16\ \text{g}.
  3. Massa máxima de \ce{Hg2Cl2}: 0{,}01 \cdot 472 = 4{,}72\ \text{g}.

Assim, enquanto o \ce{NaCl} é o reagente limitante (até 1{,}16\ \text{g}), a massa de precipitado cresce proporcionalmente à de \ce{NaCl}, começando em zero: sem cloreto não há precipitado. A reta vai de (0;\,0) a (1{,}16;\,4{,}72).

Depois disso, o \ce{Hg2(NO3)2} acabou (passa a ser o limitante). Mais \ce{NaCl} não forma mais sólido, e a massa fica constante em cerca de 4{,}7\ \text{g} até 1{,}4\ \text{g}.

O gráfico com reta pela origem, quebra em 1{,}16\ \text{g} de \ce{NaCl} e patamar em 4{,}7\ \text{g} é o da alternativa B.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana quem esquece o coeficiente 2 do NaCl e acha que a saturação ocorre em 0,58 g.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AColoca a quebra em cerca de 0,58 g, usando 1 mol de NaCl por mol de Hg2(NO3)2 e ignorando a proporção 1:2.
  • CMostra crescimento linear sem patamar, como se o precipitado aumentasse mesmo após o reagente limitante acabar.
  • DParte de uma massa de precipitado maior que zero sem NaCl, o que é impossível, pois o Hg2Cl2 só se forma com cloreto.
  • EComeça em 5,3 g sem NaCl e continua crescendo, contrariando a estequiometria e a conservação da massa.

Assuntos: Reagente limitante, pureza e rendimento, Cálculo estequiométrico.

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