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Questão 65 (1º exame) da FUVEST 2000

1º exame · Química: Volume molar e estequiometria de gases

– Em um artigo publicado em 1808, Gay-Lussac relatou que dois volumes de hidrogênio reagem com um volume de oxigênio, produzindo dois volumes de vapor de água (volumes medidos nas mesmas condições de pressão e temperatura).

Em outro artigo, publicado em 1811, Avogadro afirmou que volumes iguais, de quaisquer gases, sob as mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de moléculas.

Dentre as representações abaixo, a que está de acordo com o exposto e com as fórmulas moleculares atuais do hidrogênio e do oxigênio é:

Cinco alternativas (a até e) com modelos moleculares de gases em caixas que representam volumes: dois volumes de hidrogênio mais um volume de oxigênio reagindo para formar dois volumes de vapor de água. Abaixo, legenda indicando que o círculo vazio representa hidrogênio e o círculo preenchido representa oxigênio.

As alternativas estão no enunciado, acima.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
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Resolução comentada

A lei de Avogadro relaciona o volume de um gás à sua quantidade de moléculas: nas mesmas condições de pressão e temperatura, volumes iguais contêm o mesmo número de moléculas, não necessariamente o mesmo número de átomos.

As fórmulas atuais dos gases hidrogênio e oxigênio são \ce{H2} e \ce{O2}. Portanto, nos reagentes, os círculos devem aparecer em pares: dois vazios para cada molécula de hidrogênio e dois preenchidos para cada molécula de oxigênio.

A reação balanceada é:

\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)}

Assim, a proporção entre as quantidades de moléculas é 2:1:2, igual à proporção entre os volumes informada no enunciado.

Na representação B, cada compartimento de mesmo volume contém quatro moléculas. Nos dois volumes de hidrogênio, há oito moléculas de \ce{H2}; no volume de oxigênio, quatro de \ce{O2}; e nos dois volumes de vapor de água, oito de \ce{H2O}. Cada molécula de água reúne dois círculos vazios e um preenchido, conservando os átomos dos reagentes.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ARepresenta os reagentes como gases monoatômicos e o produto com apenas um hidrogênio por oxigênio.
  • CApresenta números diferentes de moléculas em compartimentos de mesmo volume, contrariando a lei de Avogadro.
  • DRepresenta hidrogênio e oxigênio como gases monoatômicos, contrariando suas fórmulas moleculares atuais.
  • ERepresenta o oxigênio como gás monoatômico, quando sua fórmula molecular é O₂.

Assunto: Volume molar e estequiometria de gases.

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Fonte: FUVEST 2000 · 1º exame. Prova oficial ↗