Questão 72 da FUVEST 2017

1ª fase

Em uma aula experimental, dois grupos de alunos (\text{G}_1 e \text{G}_2) utilizaram dois procedimentos diferentes para estudar a velocidade da reação de carbonato de cálcio com excesso de ácido clorídrico. As condições de temperatura e pressão eram as mesmas nos dois procedimentos e, em cada um deles, os estudantes empregaram a mesma massa inicial de carbonato de cálcio e o mesmo volume de solução de ácido clorídrico de mesma concentração.

O grupo \text{G}_1 acompanhou a transformação ao longo do tempo, realizada em um sistema aberto, determinando a variação de massa desse sistema (Figura 1 e Tabela).

O grupo \text{G}_2 acompanhou essa reação ao longo do tempo, porém determinando o volume de dióxido de carbono recolhido (Figura 2).

À esquerda, tabela com dados obtidos pelo grupo G1 relacionando tempo decorrido (em segundos: 0, 60, 180, 240) e massa do sistema (em gramas: 110,00; 109,38; 109,12; 108,90). Ao centro, Figura 1 com erlenmeyer aberto contendo carbonato e ácido clorídrico sobre balança. À direita, Figura 2 com erlenmeyer fechado com rolha, conectado por mangueira a uma proveta graduada invertida em cuba com água para recolhimento de gás.

Comparando os dois experimentos, os volumes aproximados de \ce{CO2}, em litros, recolhidos pelo grupo \text{G}_2 após 60, 180 e 240 segundos devem ter sido, respectivamente,

Note e adote:
massa molar do \ce{CO2}: 44\text{ g/mol};
volume molar do \ce{CO2}: 24\text{ L/mol};
desconsidere a solubilidade do \ce{CO2} em água.

  1. A
    0,14; 0,20 e 0,25
  2. B
    0,14; 0,34 e 0,60
  3. C
    0,34; 0,48 e 0,60
  4. D
    0,34; 0,48 e 0,88
  5. E
    0,62; 0,88 e 1,10
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Resolução comentada

No sistema aberto do grupo \text{G}_1, o \ce{CO2} produzido escapa, então a perda de massa do sistema em cada instante é a massa de \ce{CO2} liberada até ali. Essa massa é convertida em volume com o volume molar: 44\ \text{g} de \ce{CO2} ocupam 24\ \text{L}. Como as condições são as mesmas, o grupo \text{G}_2 recolhe o mesmo gás.

  1. Massas perdidas (partindo de 110{,}00\ \text{g}):
  • 60 s: 110{,}00 - 109{,}38 = 0{,}62\ \text{g}
  • 180 s: 110{,}00 - 109{,}12 = 0{,}88\ \text{g}
  • 240 s: 110{,}00 - 108{,}90 = 1{,}10\ \text{g}
  1. Conversão para volume, com V = \dfrac{m}{44}\cdot 24:
  • 60 s: \dfrac{0{,}62}{44}\cdot 24 \approx 0{,}34\ \text{L}
  • 180 s: \dfrac{0{,}88}{44}\cdot 24 = 0{,}02\cdot 24 = 0{,}48\ \text{L}
  • 240 s: \dfrac{1{,}10}{44}\cdot 24 = 0{,}025\cdot 24 = 0{,}60\ \text{L}

Os volumes são, respectivamente, 0{,}34; 0{,}48 e 0{,}60\ \text{L}.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa E engana porque traz os números das massas perdidas (0,62; 0,88; 1,10), esquecendo de converter gramas em litros pelo volume molar.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValores muito baixos, sem relação com a conversão correta da massa perdida em volume.
  • BErra o primeiro valor e os seguintes; não corresponde às massas de \ce{CO2} liberadas.
  • DAcerta os dois primeiros, mas o último (0,88) repete a massa de 180 s como se fosse volume.
  • EUsa as massas perdidas em gramas (0,62; 0,88; 1,10) como se fossem litros, sem converter.

Assuntos: estequiometria, cinética química, volume molar.

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