Questão 12 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2013

Question

O suco gástrico é formado principalmente por \ce{HCl}, o qual é produzido pelas células da mucosa estomacal. A má alimentação pode ocasionar alguns desconfortos conhecidos como azia ou má digestão. Uma das soluções para remediar esses problemas é o consumo de antiácidos, os quais podem ser constituídos de \ce{Mg(OH)2}, \ce{Al(OH)3} e \ce{NaHCO3}, por exemplo, em conjunto ou não. Nas reações dessas substâncias com o suco gástrico, apenas uma produz gás carbônico. Considerando-se o exposto,

a) escreva as equações químicas balanceadas que representam as reações das substâncias com os íons \ce{H+} do suco gástrico, que não produzam gás; (2,0 pontos)

b) escreva a equação química balanceada da reação entre a substância e o suco gástrico, que produz gás carbônico. Calcule o volume desse gás, nas CNTP, quando uma pessoa ingere uma colher de chá (5 g) de antiácido. Considere que o antiácido contenha 60% da substância mencionada. (3,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 12 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2013

2º semestre · 1º dia · Química: Neutralização e reações ácido-base

O suco gástrico é formado principalmente por \ce{HCl}, o qual é produzido pelas células da mucosa estomacal. A má alimentação pode ocasionar alguns desconfortos conhecidos como azia ou má digestão. Uma das soluções para remediar esses problemas é o consumo de antiácidos, os quais podem ser constituídos de \ce{Mg(OH)2}, \ce{Al(OH)3} e \ce{NaHCO3}, por exemplo, em conjunto ou não. Nas reações dessas substâncias com o suco gástrico, apenas uma produz gás carbônico. Considerando-se o exposto,

a) escreva as equações químicas balanceadas que representam as reações das substâncias com os íons \ce{H+} do suco gástrico, que não produzam gás; (2,0 pontos)

b) escreva a equação química balanceada da reação entre a substância e o suco gástrico, que produz gás carbônico. Calcule o volume desse gás, nas CNTP, quando uma pessoa ingere uma colher de chá (5 g) de antiácido. Considere que o antiácido contenha 60% da substância mencionada. (3,0 pontos)

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Resolução comentada

Resposta esperada pela UFG

a) As equações químicas balanceadas referentes às reações em meio aquoso são:

\ce{Al(OH)3 (s) + 3 H+ (aq) <=> Al^{3+} (aq) + 3 H2O (aq)}

\ce{Mg(OH)2 (s) + 2 H+ (aq) <=> Mg^{2+} (aq) + 2 H2O (aq)}

\ce{NaHCO3 (aq) + H+ (aq) <=> Na+ (aq) + H2CO3 (aq)}

(2,0 pontos)

b) A substância mencionada que produz \ce{CO2} após reação com \ce{HCl} é o \ce{NaHCO3}, conforme descrito na reação a seguir.

\ce{NaHCO3 (s) + HCl (aq) -> NaCl (aq) + H2O (aq) + CO2 (g)}

A partir da equação apresentada, tem-se que:

84\text{ g} de \ce{NaHCO3} -------------- 44\text{ g} de \ce{CO2}

Como o antiácido contém apenas 60\% da substância, a massa será de 3\text{ g} (5\text{ g} \times 0{,}60).

Portanto, usando-se a relação das massas molares tem-se que:

84\text{ g} de \ce{NaHCO3} -------------- 44\text{ g} de \ce{CO2}
3\text{ g} de \ce{NaHCO3} ---------------- \text{x g} de \ce{CO2}
\text{x} = 1{,}57\text{ g} de \ce{CO2}

Considerando-se a massa molar do \ce{CO2} igual a 44\text{ g/mol}, tem-se que 1{,}57\text{ g} equivalem aproximadamente a 0{,}035\text{ mols}.

Nas CNTP, 1\text{ mol} de \ce{CO2} produz 22{,}4\text{ L}. Logo, 0{,}035\text{ mols} produzirão aproximadamente 0{,}78\text{ L}.

(3,0 pontos)

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Resolução comentada

a) As bases \ce{Mg(OH)2} e \ce{Al(OH)3} neutralizam o ácido do suco gástrico. O íon \ce{OH-} reage com \ce{H+} e forma água, e nenhum gás é liberado.

\ce{Mg(OH)2 + 2 H+ -> Mg^{2+} + 2 H2O}

\ce{Al(OH)3 + 3 H+ -> Al^{3+} + 3 H2O}

Se preferir escrever com o \ce{HCl}, as equações ficam \ce{Mg(OH)2 + 2 HCl -> MgCl2 + 2 H2O} e \ce{Al(OH)3 + 3 HCl -> AlCl3 + 3 H2O}.

Equações: \ce{Mg(OH)2 + 2 H+ -> Mg^{2+} + 2 H2O} e \ce{Al(OH)3 + 3 H+ -> Al^{3+} + 3 H2O}.

b) A única substância que libera \ce{CO2} é o bicarbonato de sódio, porque o \ce{HCO3-} reage com \ce{H+} e forma ácido carbônico, que se decompõe em água e gás carbônico:

\ce{NaHCO3 + H+ -> Na+ + H2O + CO2}

(ou \ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2}).

Cálculo do volume:

Massa de \ce{NaHCO3} na colher: 5\ \text{g} \times 0{,}60 = 3{,}0\ \text{g}.
Massa molar: M = 23 + 1 + 12 + 3\cdot 16 = 84\ \text{g/mol}, então n = \dfrac{3{,}0}{84} \approx 0{,}036\ \text{mol}.
A proporção é 1 mol de \ce{NaHCO3} para 1 mol de \ce{CO2}, então n_{\ce{CO2}} \approx 0{,}036\ \text{mol}.
Nas CNTP, 1 mol de gás ocupa 22{,}4\ \text{L}:

V = \frac{3{,}0}{84}\times 22{,}4 = 0{,}80\ \text{L}

Volume de \ce{CO2} ≈ 0,8 L (800 mL).

Assuntos: Neutralização e reações ácido-base, Cálculo estequiométrico, Volume molar e estequiometria de gases.

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Questão 12 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2013

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