PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão Q01 da 2ª fase da FUVEST 2008

2ª fase · Química · Química: Leis ponderais e balanceamento

Devido à toxicidade do mercúrio, em caso de derramamento desse metal, costuma-se espalhar enxofre no local para removê-lo. Mercúrio e enxofre reagem, gradativamente, formando sulfeto de mercúrio. Para fins de estudo, a reação pode ocorrer mais rapidamente, se as duas substâncias forem misturadas num almofariz. Usando esse procedimento, foram feitos dois experimentos. No primeiro, 5,0 g de mercúrio e 1,0 g de enxofre reagiram, formando 5,8 g do produto, sobrando 0,2 g de enxofre. No segundo experimento, 12,0 g de mercúrio e 1,6 g de enxofre forneceram 11,6 g do produto, restando 2,0 g de mercúrio.

a) Mostre que os dois experimentos estão de acordo com a lei da conservação da massa (Lavoisier) e a lei das proporções definidas (Proust).

b) Existem compostos de Hg (I) e de Hg (II). Considerando os valores das massas molares e das massas envolvidas nos dois experimentos citados, verifique se a fórmula do composto formado, em ambos os casos, é \ce{HgS} ou \ce{Hg2S}. Mostre os cálculos.

Dados: massas molares:
(\text{g}\ \text{mol}^{-1})		 mercúrio (Hg) ........ 200
enxofre (S) ........... 32
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Resolução comentada

a) Em cada experimento, só entra no cálculo a massa que de fato reagiu, isto é, o que foi colocado menos o que sobrou.

Experimento 1:

  • Hg que reagiu: 5{,}0\ \text{g} (não sobrou).
  • S que reagiu: 1{,}0 - 0{,}2 = 0{,}8\ \text{g}.
  • Massa dos reagentes: 5{,}0 + 0{,}8 = 5{,}8\ \text{g}, igual à massa do produto formado.
  • Massa total antes: 5{,}0 + 1{,}0 = 6{,}0\ \text{g}. Massa total depois: 5{,}8 + 0{,}2 = 6{,}0\ \text{g}.

Experimento 2:

  • Hg que reagiu: 12{,}0 - 2{,}0 = 10{,}0\ \text{g}.
  • S que reagiu: 1{,}6\ \text{g}.
  • Massa dos reagentes: 10{,}0 + 1{,}6 = 11{,}6\ \text{g}, igual à massa do produto formado.
  • Massa total antes: 12{,}0 + 1{,}6 = 13{,}6\ \text{g}. Massa total depois: 11{,}6 + 2{,}0 = 13{,}6\ \text{g}.

A massa total se conserva nos dois casos, o que confirma Lavoisier.

Para Proust, a proporção entre as massas que reagem deve ser constante:

\frac{m_{Hg}}{m_S}=\frac{5{,}0}{0{,}8}=6{,}25 \qquad\text{e}\qquad \frac{10{,}0}{1{,}6}=6{,}25

A proporção é a mesma, então vale a lei das proporções definidas. Há conservação de massa e a razão Hg:S em massa é constante, igual a 6{,}25:1.

b) Convertendo as massas que reagiram em quantidade de matéria (n = m/M):

  1. Experimento 1: n_{Hg} = \dfrac{5{,}0}{200} = 0{,}025\ \text{mol} e n_S = \dfrac{0{,}8}{32} = 0{,}025\ \text{mol}.
  2. Experimento 2: n_{Hg} = \dfrac{10{,}0}{200} = 0{,}050\ \text{mol} e n_S = \dfrac{1{,}6}{32} = 0{,}050\ \text{mol}.

Nos dois casos a proporção é n_{Hg}:n_S = 1:1. Se o composto fosse \ce{Hg2S}, a proporção seria 2:1, o que não ocorre. A fórmula é \ce{HgS}, com mercúrio no estado Hg (II).

Fórmula do composto: \ce{HgS} (mercúrio II), nos dois experimentos.

Assuntos: Leis ponderais e balanceamento, Fórmulas mínima, molecular e percentual.

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