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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 73 (2º semestre) da UFG 2014

2º semestre · Química: Volume molar e estequiometria de gases

Leia o texto a seguir e analise a imagem para responder às questões 73 e 74. · 1ª etapa

O gás hidrogênio pode ser produzido em laboratório a partir da reação química entre zinco metálico e ácido clorídrico, conforme esquema e equação química não balanceada apresentados a seguir.

Esquema de montagem laboratorial para produção de gás hidrogênio a partir da reação de zinco metálico com ácido clorídrico, com funil de adição contendo HCl gotejando em balão com Zn conectado a um erlenmeyer onde se formam bolhas de H2, e quadro com dados de densidade do HCl e constante dos gases R.

O volume de hidrogênio produzido, a 1\ \text{atm} e 0\ ^\circ\text{C}, pela reação de 6{,}5\ \text{g} de \ce{Zn} com 100\ \text{mL} de \ce{HCl} é, aproximadamente, igual a:

  1. A
    1{,}1\ \text{L}
  2. B
    2{,}2\ \text{L}
  3. C
    22{,}4\ \text{L}
  4. D
    30{,}7\ \text{L}
  5. E
    36{,}8\ \text{L}
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Resolução comentada

A reação balanceada é \ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2}: 1 mol de Zn reage com 2 mol de HCl e produz 1 mol de \ce{H2}.

O enunciado dá a massa de Zn e o volume de HCl (100 mL), mas não a concentração do ácido. Só temos a densidade, 1{,}2\ \text{g/mL}. Se tratarmos os 100 mL como HCl puro, a massa de HCl é grande, e o reagente limitante será o Zn.

  1. Mols de Zn: n = \dfrac{6{,}5\ \text{g}}{65\ \text{g/mol}} = 0{,}1\ \text{mol}.

  2. Massa de HCl: m = 1{,}2\ \text{g/mL} \times 100\ \text{mL} = 120\ \text{g}. Com M = 36{,}5\ \text{g/mol}, n \approx 3{,}3\ \text{mol}.

  3. Para 0,1 mol de Zn seriam necessários apenas 0,2 mol de HCl. Há excesso de ácido, então o limitante é o Zn.

  4. Mols de \ce{H2}: 0{,}1\ \text{mol}.

  5. Volume nas condições dadas (1 atm, 273 K), usando PV = nRT:

    V = \frac{0{,}1 \times 0{,}082 \times 273}{1} \approx 2{,}2\ \text{L}

Isso equivale a 0{,}1 \times 22{,}4 = 2{,}24\ \text{L}.

Alternativa B.

Pegadinha: As alternativas D e E enganam quem calcula a partir dos 100 mL de HCl (densidade 1,2 g/mL) e não percebe que o Zn é o reagente limitante.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa metade do volume molar ou erra a proporção, obtendo 0,05 mol de H2.
  • CConsidera 1 mol de H2, esquecendo de converter 6,5 g de Zn em 0,1 mol.
  • DToma o HCl como limitante com cálculo equivocado (ex.: 1,37 mol de H2), ignorando que o Zn limita.
  • EUsa a quantidade de HCl (≈3,3 mol, ou 1,64 mol de H2) como limitante, ignorando que o Zn limita.

Assunto: Volume molar e estequiometria de gases.

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Ver como caiu na prova Questão 73 no caderno 1ª etapa da UFG 2014

Fonte: UFG 2014 · 2º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗