Questão 9 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2009

Question

Para produzir ácido sulfúrico em um laboratório foi montada uma aparelhagem, representada pelo esquema a seguir:

Esquema da aparelhagem: uma cuba contém água, dentro da qual há um béquer contendo enxofre e a ponta de um faiscador. Cobrindo o béquer com enxofre, há um béquer invertido, também mergulhado na água.

Após o faiscador ser acionado, ocorre a queima do enxofre no béquer, seguido do aumento do nível de água no interior do béquer invertido.

Considerando o exposto,

a) escreva as equações balanceadas que representam as reações químicas que ocorrem no experimento. (3,0 pontos)

b) explique porque ocorre o aumento do nível de água. (2,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 9 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2009

2º semestre · 2º dia · Química: Tipos de reações inorgânicas

Para produzir ácido sulfúrico em um laboratório foi montada uma aparelhagem, representada pelo esquema a seguir:

Esquema da aparelhagem: uma cuba contém água, dentro da qual há um béquer contendo enxofre e a ponta de um faiscador. Cobrindo o béquer com enxofre, há um béquer invertido, também mergulhado na água.

Após o faiscador ser acionado, ocorre a queima do enxofre no béquer, seguido do aumento do nível de água no interior do béquer invertido.

Considerando o exposto,

a) escreva as equações balanceadas que representam as reações químicas que ocorrem no experimento. (3,0 pontos)

b) explique porque ocorre o aumento do nível de água. (2,0 pontos)

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Resolução comentada

Resposta esperada pela UFG

a)

\begin{matrix} \ce{S(s) + O2(g) -> SO2(g)} & & \ce{S8(s) + 8O2(g) -> 8SO2(g)} \\[6pt] \ce{2 SO2(g) + O2(g) -> 2 SO3(g)} & \text{OU} & \ce{SO2(g) + 1/2 O2(g) -> SO3(g)} \\[6pt] \ce{SO3(g) + H2O(\ell) -> H2SO4(aq)} & & \ce{SO3(g) + H2O(\ell) -> H2SO4(aq)} \end{matrix}

3,0 pontos)

Critério de correção:

Atendeu plenamente ao que foi solicitado a resposta do candidato que escreveu as três equações com seus estados de agregação e estequiometria corretamente. A ausência do estado de agregação ou a estequiometria incorreta levaram a pontuação parcial da questão.

b) O aumento do nível de água ocorre porque há redução do volume de gás no interior do béquer invertido, uma vez que o oxigênio é consumido para produzir ácido sulfúrico solúvel em água.

(2,0 pontos)

Critério de correção:

Atendeu plenamente ao que foi solicitado a resposta do candidato que identificou a redução da pressão interna como sendo a causa do aumento do líquido dentro do béquer invertido. A explicação pôde ser baseada na redução do volume do gás no interior ou pelo consumo do gás no interior.

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Publicada pela banca.

Resolução comentada

a) O faiscador fornece a energia de ativação para a combustão do enxofre com o oxigênio do ar preso no béquer invertido. Forma-se primeiro o dióxido de enxofre:

\ce{S(s) + O2(g) -> SO2(g)}

Parte do \ce{SO2} continua oxidando-se a trióxido de enxofre, em presença de excesso de oxigênio:

\ce{2 SO2(g) + O2(g) -> 2 SO3(g)}

Os óxidos são ácidos e reagem com a água da cuba. O \ce{SO3} forma o ácido sulfúrico, e o \ce{SO2} forma o ácido sulfuroso:

\ce{SO3(g) + H2O(l) -> H2SO4(aq)}

\ce{SO2(g) + H2O(l) -> H2SO3(aq)}

A reação que leva ao ácido sulfúrico, objetivo do experimento, é a de \ce{SO3} com água. Em resumo, a sequência é: \ce{S -> SO2 -> SO3 -> H2SO4}.

Equações: \ce{S + O2 -> SO2}; \ce{2 SO2 + O2 -> 2 SO3}; \ce{SO3 + H2O -> H2SO4} (e também \ce{SO2 + H2O -> H2SO3}).

b) O béquer invertido prende uma massa de ar, que contém cerca de 21% de \ce{O2}. Com a queima, o \ce{O2} é consumido e se transforma em \ce{SO2} e \ce{SO3}, que são gases muito solúveis em água e ainda reagem com ela, formando ácidos dissolvidos na solução.

Assim, os gases deixam a fase gasosa, e o número de mols de gás no interior do béquer diminui. Com isso, a pressão interna cai e fica menor que a pressão externa (atmosférica sobre a água da cuba). A pressão externa empurra a água para dentro do béquer invertido, até que as pressões se igualem. Por isso o nível de água sobe.

O nível sobe porque o \ce{O2} é consumido e os gases \ce{SO2} e \ce{SO3} se dissolvem e reagem com a água, diminuindo a quantidade de gás e a pressão interna; a pressão atmosférica empurra a água para dentro do béquer.

Assuntos: Tipos de reações inorgânicas, Estudo dos gases e equação de Clapeyron.

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Questão 9 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2009

Fonte: UFG 2ª etapa 2009 · 2º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗