Questão 59 da Santa Casa 2027

Question

O processo Leblanc, desenvolvido no século 17, foi a primeira rota industrial para a fabricação de barrilha (\ce{Na2CO3}), insumo indispensável para a fabricação de vidro, sabão, detergente, papel e para o tratamento de água. A partir de cloreto de sódio (\ce{NaC\ell}), ácido sulfúrico (\ce{H2SO4}), carbono (\ce{C}) e carbonato de cálcio (\ce{CaCO3}), a síntese da barrilha se consolidava por meio da seguinte sequência de reações representadas nas equações não balanceadas:

\ce{NaC\ell (s) + H2SO4 (\ell) -> Na2SO4 (s) + HC\ell (g)}

\ce{Na2SO4 (s) + CaCO3 (s) + C (s) -> Na2CO3 (s) + CaS (s) + CO2 (g)}

Para a produção de 50 mol de barrilha, a quantidade mínima, em mol, de \ce{H2SO4} que reage e a massa, em quilogramas, de \ce{CO2} formada são, respectivamente,

A
50 e 4,4.
B
100 e 4,4.
C
25 e 2,2.
D
50 e 1,1.
E
100 e 2,2.

Answer 1

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Questão 59 da Santa Casa 2027

Conhecimentos Gerais · Química: Cálculo estequiométrico

O processo Leblanc, desenvolvido no século 17, foi a primeira rota industrial para a fabricação de barrilha (\ce{Na2CO3}), insumo indispensável para a fabricação de vidro, sabão, detergente, papel e para o tratamento de água. A partir de cloreto de sódio (\ce{NaC\ell}), ácido sulfúrico (\ce{H2SO4}), carbono (\ce{C}) e carbonato de cálcio (\ce{CaCO3}), a síntese da barrilha se consolidava por meio da seguinte sequência de reações representadas nas equações não balanceadas:

\ce{NaC\ell (s) + H2SO4 (\ell) -> Na2SO4 (s) + HC\ell (g)}

\ce{Na2SO4 (s) + CaCO3 (s) + C (s) -> Na2CO3 (s) + CaS (s) + CO2 (g)}

Para a produção de 50 mol de barrilha, a quantidade mínima, em mol, de \ce{H2SO4} que reage e a massa, em quilogramas, de \ce{CO2} formada são, respectivamente,

A
50 e 4,4.
B
100 e 4,4.
C
25 e 2,2.
D
50 e 1,1.
E
100 e 2,2.

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Resolução comentada

Primeiro balanceie as equações.

Reação 1: \ce{2 NaCl + H2SO4 -> Na2SO4 + 2 HCl}. Cada mol de \ce{H2SO4} produz 1 mol de \ce{Na2SO4}.

Reação 2: o enxofre do sulfato vira sulfeto (\ce{S^{6+} -> S^{2-}}), ganhando 8 elétrons. O carbono (\ce{C} elementar, 0) vai a \ce{CO2} (+4), perdendo 4 elétrons. Logo, são necessários 2 C para cada \ce{Na2SO4}:

\ce{Na2SO4 + CaCO3 + 2 C -> Na2CO3 + CaS + 2 CO2}

Conferindo os oxigênios: à esquerda, 4+3=7; à direita, 3+1\cdot 0+4=7. O balanceamento está correto.

Agora a proporção para 50 mol de \ce{Na2CO3}:

Reação 2: 1 mol de \ce{Na2CO3} exige 1 mol de \ce{Na2SO4}, então são necessários 50 mol de \ce{Na2SO4}.
Reação 1: 1 mol de \ce{Na2SO4} exige 1 mol de \ce{H2SO4}, então a quantidade de \ce{H2SO4} é 50 mol.
\ce{CO2} formado: 2 mol para cada mol de \ce{Na2CO3}, ou seja, 2 \times 50 = 100\ \text{mol}.
Massa: \ce{CO2} tem 44\ \text{g/mol}, então 100 \times 44 = 4400\ \text{g} = 4{,}4\ \text{kg}.

Portanto, 50 mol de \ce{H2SO4} e 4,4 kg de \ce{CO2}.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

BDobra o \ce{H2SO4} (100 mol), esquecendo que a proporção com o \ce{Na2SO4} é 1:1.
CDivide tudo por dois, errando a quantidade de \ce{H2SO4} e a de \ce{CO2}.
DAcerta o \ce{H2SO4}, mas calcula só 25 mol de \ce{CO2} (1,1 kg), ignorando o coeficiente 2.
EDobra o \ce{H2SO4} e erra a massa de \ce{CO2} (2,2 kg).

Assuntos: Cálculo estequiométrico, Leis ponderais e balanceamento.

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Questão 59 no caderno Conhecimentos Gerais da Santa Casa 2027

Fonte: Santa Casa 2027 · Conhecimentos Gerais. Prova oficial ↗