Questão 20 da FUVEST 2016

Question

Sabe-se que os metais ferro (\text{Fe}^0), magnésio (\text{Mg}^0) e estanho (\text{Sn}^0) reagem com soluções de ácidos minerais, liberando gás hidrogênio e formando íons divalentes em solução.

Foram feitos três experimentos em que três amostras metálicas de mesma massa reagiram, separada e completamente, com uma solução aquosa de ácido clorídrico (\text{HC}\boldsymbol{\frak{l}}\text{ (aq)}) de concentração 0{,}1\text{ mol/L}. Os resultados obtidos foram:

Experimento	Massa da amostra metálica (g)	Composição da amostra metálica	Volume da solução de \text{HC}\ell\text{ (aq)} (0{,}1\text{ mol/L}) gasto na reação completa
1	5,6	\text{Fe}^0 puro	V1
2	5,6	\text{Fe}^0 contendo \text{Mg}^0 como impureza	V2
3	5,6	\text{Fe}^0 contendo \text{Sn}^0 como impureza	V3

Colocando-se os valores de V1, V2 e V3 em ordem decrescente, obtém-se

Note e adote:
Massa molar (g/mol): Mg ...... 24
Fe ....... 56
Sn ....... 119

A
\text{V2} > \text{V3} > \text{V1}
B
\text{V3} > \text{V1} > \text{V2}
C
\text{V1} > \text{V3} > \text{V2}
D
\text{V2} > \text{V1} > \text{V3}
E
\text{V1} > \text{V2} > \text{V3}

Answer 1

Questão 20 da FUVEST 2016

1ª fase

Sabe-se que os metais ferro (\text{Fe}^0), magnésio (\text{Mg}^0) e estanho (\text{Sn}^0) reagem com soluções de ácidos minerais, liberando gás hidrogênio e formando íons divalentes em solução.

Foram feitos três experimentos em que três amostras metálicas de mesma massa reagiram, separada e completamente, com uma solução aquosa de ácido clorídrico (\text{HC}\boldsymbol{\frak{l}}\text{ (aq)}) de concentração 0{,}1\text{ mol/L}. Os resultados obtidos foram:

Experimento	Massa da amostra metálica (g)	Composição da amostra metálica	Volume da solução de \text{HC}\ell\text{ (aq)} (0{,}1\text{ mol/L}) gasto na reação completa
1	5,6	\text{Fe}^0 puro	V1
2	5,6	\text{Fe}^0 contendo \text{Mg}^0 como impureza	V2
3	5,6	\text{Fe}^0 contendo \text{Sn}^0 como impureza	V3

Colocando-se os valores de V1, V2 e V3 em ordem decrescente, obtém-se

Note e adote:
Massa molar (g/mol): Mg ...... 24
Fe ....... 56
Sn ....... 119

A
\text{V2} > \text{V3} > \text{V1}
B
\text{V3} > \text{V1} > \text{V2}
C
\text{V1} > \text{V3} > \text{V2}
D
\text{V2} > \text{V1} > \text{V3}
E
\text{V1} > \text{V2} > \text{V3}

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Resolução comentada

Cada metal divalente reage assim: \ce{M + 2HCl -> MCl2 + H2}. Então n_{HCl} = 2\,n_{metal}, e o volume de ácido gasto é proporcional ao número de mols do metal na amostra. Como as massas são iguais (5,6 g), quem tem menor massa molar tem mais mols e gasta mais ácido.

Experimento 1 (Fe puro): n = \dfrac{5{,}6}{56} = 0{,}1\ \text{mol}, então n_{HCl} = 0{,}2\ \text{mol} e V_1 = \dfrac{0{,}2}{0{,}1} = 2\ \text{L}.
Experimento 2 (Fe com Mg): o Mg (24 g/mol) é mais leve que o Fe (56 g/mol). Trocar parte do Fe por Mg na mesma massa aumenta o número de mols total, pois 1 g de Mg tem \frac{1}{24} mol contra \frac{1}{56} mol do Fe. Logo V_2 > V_1.
Experimento 3 (Fe com Sn): o Sn (119 g/mol) é mais pesado que o Fe. Na mesma massa, há menos mols total, pois 1 g de Sn tem \frac{1}{119} mol. Logo V_3 < V_1.

Ordem decrescente: V_2 > V_1 > V_3.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

Acoloca V3 acima de V1, mas o Sn é mais pesado que o Fe e rende menos mols, logo gasta menos ácido.
Binverte o efeito das impurezas: põe o Sn (mais pesado) com mais volume e o Mg (mais leve) com menos.
Ccoloca V2 como o menor, mas o Mg tem menor massa molar e gera mais mols, então V2 é o maior.
Epõe V2 abaixo de V1 e V3, ignorando que o Mg aumenta o número de mols e o Sn diminui.

Assuntos: estequiometria, reação de metais com ácido, massa molar.

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