Questão 77 da FUVEST 2015

1ª fase

Uma estudante de Química realizou o seguinte experimento: pesou um tubo de ensaio vazio, colocou nele um pouco de \ce{NaHCO3 (s)} e pesou novamente. Em seguida, adicionou ao tubo de ensaio excesso de solução aquosa de \ce{HCl}, o que provocou a reação química representada por

\ce{NaHCO3 (s) + HCl (aq) -> NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O} (\ell)

Após a reação ter-se completado, a estudante aqueceu o sistema cuidadosamente, até que restasse apenas um sólido seco no tubo de ensaio. Deixou o sistema resfriar até a temperatura ambiente e o pesou novamente. A estudante anotou os resultados desse experimento em seu caderno, juntamente com dados obtidos consultando um manual de Química:

Folha de caderno com anotações manuscritas divididas em duas seções. A primeira, "Dados obtidos no experimento", lista: "Massa do tubo de ensaio vazio: 8,70 g", "Massa do tubo de ensaio + NaHCO3 (s): 11,20 g" e "Massa do tubo de ensaio + produto sólido nele contido ao final do experimento: 10,45 g". A segunda seção, "Dados obtidos consultando um manual de Química", traz as "massas molares (g/mol)": H = 1,00; C = 12,0; O = 16,0; Na = 23,0; Cl = 35,5.

A estudante desejava determinar a massa de

I. \ce{HCl} que não reagiu;
II. \ce{NaCl} que se formou;
III. \ce{CO2} que se formou.

Considerando as anotações feitas pela estudante, é possível determinar a massa de

  1. A
    I, apenas.
  2. B
    II, apenas.
  3. C
    I e III, apenas.
  4. D
    II e III, apenas.
  5. E
    I, II e III.
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Resolução comentada

Primeiro, a massa de \ce{NaHCO3}: 11{,}20 - 8{,}70 = 2{,}50\ \text{g}.

A massa molar do \ce{NaHCO3} é 23 + 1 + 12 + 3\cdot 16 = 84\ \text{g/mol}. Logo:

n = \frac{2{,}50}{84} \approx 0{,}0298\ \text{mol}

A proporção da equação é 1:1:1:1, então o \ce{NaHCO3} gera a mesma quantidade de mol de \ce{NaCl} e de \ce{CO2}.

II. \ce{NaCl}: massa molar 58{,}5\ \text{g/mol}, então m = 0{,}0298 \cdot 58{,}5 \approx 1{,}74\ \text{g}. Dá para determinar. Confere com o experimento: o sólido seco no tubo é só \ce{NaCl} (o \ce{HCl} em excesso evapora no aquecimento), com massa 10{,}45 - 8{,}70 = 1{,}75\ \text{g}, valor compatível.

III. \ce{CO2}: massa molar 44\ \text{g/mol}, então m = 0{,}0298 \cdot 44 \approx 1{,}31\ \text{g}. Dá para determinar.

I. \ce{HCl} que não reagiu: o enunciado diz só que o \ce{HCl} está em excesso, sem informar a massa ou a quantidade inicial de \ce{HCl}. Sem esse dado, não há como saber quanto sobrou. Além disso, o excesso foi evaporado no aquecimento e não aparece na pesagem final.

Portanto, só se determinam as massas de \ce{NaCl} e de \ce{CO2}.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana quem acha que a massa final do tubo permite descobrir o HCl; como o excesso evapora no aquecimento, o dado final não informa nada sobre ele.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO HCl está em excesso e sua massa inicial não é dada, então a massa não reagida não pode ser calculada.
  • BEsquece que o CO2 também é calculável pela estequiometria 1:1 a partir da massa de NaHCO3.
  • CInclui o HCl, cuja massa inicial é desconhecida, e exclui o NaCl, que é calculável.
  • EInclui o HCl, que não pode ser determinado por falta da quantidade inicial.

Assuntos: estequiometria, lei de conservação das massas.

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