Questão 70 da FUVEST 2022
TEXTO PARA AS QUESTÕES 70 E 71
Oxigênio (\text{O}_2) e ozônio (\text{O}_3) estão em constante processo de consumo e produção na estratosfera, como representado pelas equações químicas a seguir. As reações I e II ilustram etapas da produção de ozônio a partir de oxigênio, e a reação III mostra a restauração de oxigênio a partir de ozônio.
| Reação | \Delta\text{H} (kcal/mol de \text{O}_2) | |
|---|---|---|
| I | \ce{O2 -> 2 O^{.}} | -118 |
| II | \ce{2 O2 + 2 O^{.} -> 2 O3} | \Delta\text{H}_{\text{II}} |
| III | \ce{2 O3 -> 3 O2} | +21 |
A reação global balanceada, composta pelas etapas I e II, que representa a formação de ozônio é:
- A\ce{3 O -> O3}
- B\ce{4 O2 -> 4 O3}
- C\ce{2 O3 -> 3 O2}
- D\ce{3 O2 -> 2 O3}
- E\ce{3 O3 -> 2 O2}
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Resolução comentada
A reação global é a soma das etapas, cancelando o que aparece dos dois lados (os intermediários).
Etapa I: \ce{O2 -> 2 O^{.}}
Etapa II: \ce{2 O2 + 2 O^{.} -> 2 O3}
- Somando os reagentes: \ce{O2 + 2 O2 + 2 O^{.}} = \ce{3 O2 + 2 O^{.}}.
- Somando os produtos: \ce{2 O^{.} + 2 O3}.
- O \ce{O^{.}} (oxigênio atômico) é produzido na etapa I e consumido na II, na mesma quantidade (2 mol). Ele é um intermediário e cancela.
- Sobra: \ce{3 O2 -> 2 O3}.
Conferindo o balanceamento: à esquerda há 3 \times 2 = 6 átomos de O; à direita, 2 \times 3 = 6 átomos de O. Está balanceada.
Observe que a reação III é exatamente o inverso dessa global, por isso ela "restaura" o oxigênio.
Alternativa D.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa oxigênio atômico como reagente, mas ele é intermediário e não aparece na global.
- BNão está balanceada em relação ao que resulta da soma das etapas (4 O2 dá 8 O, 4 O3 tem 12 O).
- CÉ a reação III, que é a decomposição do ozônio, o sentido inverso.
- ENão conserva os átomos de oxigênio (9 à esquerda, 4 à direita) e não vem da soma das etapas.
Assuntos: reação global, soma de etapas, balanceamento.
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