PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 7 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2010
As leis ponderais referem-se às massas de substâncias e elementos. Essas leis são:
- Lei de Lavoisier: A soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.
- Lei de Proust: A proporção das massas que reagem permanece constante.
- Lei de Dalton: Mudando-se a reação, se a massa de um reagente permanece constante, a massa do outro reagente só pode variar segundo valores múltiplos.
Considerando a reação \ce{N2 + O2 -> N_xO_y},
a) demonstre a lei de Lavoisier para a formação de 46\text{ g} do produto; (1,0 ponto)
b) demonstre a lei de Proust, considerando duas reações químicas, em que a massa de \ce{O2}, que reagiu completamente, mudou de 64 para 128\text{ g}; (2,0 pontos)
c) preencha o quadro de modo a demonstrar a lei de Dalton.
| 1/2\ \ce{N2} | + | \ce{O2} | \longrightarrow | \ce{NO2} |
|---|---|---|---|---|
| —— | 32\text{ g} | —— | ||
| —— | + | —— | \longrightarrow | \ce{N2O2} |
| —— | —— | —— | ||
| —— | + | —— | \longrightarrow | —— |
| 42\text{ g} | —— | —— |
(2,0 pontos)
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Resolução comentada
Resolução comentada
a)
Para o \ce{NO2} indicado no quadro, usamos as massas molares M(\ce{N2})=28\ \text{g/mol}, M(\ce{O2})=32\ \text{g/mol} e M(\ce{NO2})=46\ \text{g/mol}. A equação balanceada é:
Assim, a formação de 46\ \text{g} de produto consome meio mol de nitrogênio e um mol de oxigênio:
Somando as massas consumidas, verificamos a conservação da massa prevista pela lei de Lavoisier:
14\ \text{g} de nitrogênio + 32\ \text{g} de oxigênio = 46\ \text{g} de dióxido de nitrogênio.
b)
A lei de Proust estabelece que um mesmo composto apresenta proporção constante entre as massas de seus elementos. Para formar \ce{NO2}, a proporção entre nitrogênio e oxigênio é 14:32.
Com 64\ \text{g} de oxigênio completamente consumidos, temos:
Com 128\ \text{g} de oxigênio completamente consumidos:
Portanto, dobrar a massa de oxigênio exige dobrar a massa de nitrogênio, mantendo a composição do produto.
A proporção permanece constante: \dfrac{28}{64}=\dfrac{56}{128}=\dfrac{7}{16}, demonstrando a lei de Proust.
c)
Para completar o quadro pelo padrão de massas sugerido, mantemos 32\ \text{g} de oxigênio nas três reações. As massas de nitrogênio serão 14, 28 e 42\ \text{g}, respectivamente. Pela conservação da massa, os produtos terão 46, 60 e 74\ \text{g}.
Na última linha, 42\ \text{g} de nitrogênio correspondem a 3\ \text{mol} de átomos de N, enquanto 32\ \text{g} de oxigênio correspondem a 2\ \text{mol} de átomos de O. Assim, a composição formal usada para completar o quadro é \ce{N3O2}.
| Nitrogênio | + | Oxigênio | \longrightarrow | Produto |
|---|---|---|---|---|
| \frac{1}{2}\,\ce{N2} | + | \ce{O2} | \longrightarrow | \ce{NO2} |
| 14\ \text{g} | 32\ \text{g} | 46\ \text{g} | ||
| \ce{N2} | + | \ce{O2} | \longrightarrow | \ce{N2O2} |
| 28\ \text{g} | 32\ \text{g} | 60\ \text{g} | ||
| \frac{3}{2}\,\ce{N2} | + | \ce{O2} | \longrightarrow | \ce{N3O2} |
| 42\ \text{g} | 32\ \text{g} | 74\ \text{g} |
Para a massa fixa de 32\ \text{g} de oxigênio, as massas de nitrogênio estão na razão 14:28:42=1:2:3, demonstrando a lei de Dalton.
Assunto: Leis ponderais e balanceamento.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2010 · 2º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗