Questão 30 da FUVEST 2024

1ª fase

Para gerar hidrogênio, foi utilizado o aparato ilustrado na figura.

Dois esquemas ilustrando o aparato para geração e coleta de hidrogênio: o superior, intitulado 'Durante o processo de geração de H₂', mostra um balão com raspas de zinco e ácido gerando gás, conectado por tubulação a uma proveta graduada invertida mergulhada em uma cuba com água, com bolhas subindo pela proveta; o inferior, intitulado 'Após o processo de geração de H₂', mostra a reação concluída e a parte superior da proveta preenchida pelo gás gerado, que deslocou a água.

Ao frasco à esquerda adicionou-se uma quantidade pré-determinada de raspas de zinco metálico e ácido clorídrico. Em seguida, o frasco foi fechado com uma rolha conectada a uma tubulação. À medida que o hidrogênio é produzido pela reação \ce{Zn^0(s) + 2H+(aq) -> Zn^{2+}(aq) + H2(g)}, o gás se acumula em uma proveta previamente cheia de água. Dado que a solubilidade do hidrogênio na água é desprezível, o volume ocupado pelo gás na proveta corresponde ao volume de hidrogênio produzido durante a reação.

Considerando que, nas condições do experimento, foram gerados 49{,}8\text{ mL} de hidrogênio, qual a quantidade de \ce{Zn} metálico, em gramas, que de fato reagiu?

Note e adote:
Volume molar do gás ideal nas condições do experimento = 24{,}9\text{ L}.
Massa molar do \ce{Zn} = 65{,}4\text{ g/mol}.
  1. A
    0,07
  2. B
    0,13
  3. C
    0,26
  4. D
    0,29
  5. E
    0,48
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

A reação \ce{Zn + 2H+ -> Zn^{2+} + H2} mostra que 1 mol de Zn produz 1 mol de \ce{H2}. Basta então descobrir quantos mols de \ce{H2} foram formados e converter para massa de Zn.

  1. Volume de \ce{H2} em litros: 49{,}8\ \text{mL} = 0{,}0498\ \text{L}.

  2. Quantidade de \ce{H2}, usando o volume molar de 24{,}9\ \text{L/mol}:

n = \frac{0{,}0498}{24{,}9} = 0{,}002\ \text{mol}

  1. Pela proporção 1:1, reagiram 0{,}002\ \text{mol} de Zn.

  2. Massa de Zn:

m = 0{,}002 \times 65{,}4 = 0{,}1308\ \text{g} \approx 0{,}13\ \text{g}

A pergunta pede o Zn que "de fato reagiu", isto é, o que corresponde ao gás medido. A figura mostra que sobrou um resíduo de zinco no frasco, então a massa inicial era maior, mas só essa parte reagiu.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AResulta de um erro de conta ou de usar metade da quantidade de mols de Zn; não corresponde a 0{,}002 mol.
  • CDobra a massa, como se fossem necessários 2 mol de Zn por mol de \ce{H2}, confundindo com o coeficiente 2 do \ce{H+}.
  • DNão decorre da proporção 1:1 com os 0{,}002 mol de \ce{H2}; é um valor sem base na estequiometria.
  • EErro de conversão ou de proporção; a massa correta é cerca de quatro vezes menor.

Assuntos: estequiometria, volume molar dos gases.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 30 no caderno da FUVEST 2024