Questões BNCC EF09CI02

Em uma oficina de desenvolvimento de fibras sintéticas, uma equipe testa a produção de uma poliamida, plástico usado, por exemplo, em fios têxteis resistentes. Em um lote experimental, 15 kg de um reagente líquido e 10 kg de outro reagente líquido originaram 22 kg de poliamida. Durante o processo, 3 kg de água foram separados como subproduto. Para ampliar a produção, a equipe pretende usar 45 kg do primeiro reagente e 30 kg do segundo, mantendo as mesmas condições e proporções do lote experimental.

Determine a massa de poliamida que deverá ser formada no lote ampliado. Apresente o cálculo e justifique sua resposta com base na proporção observada no lote experimental.

Durante o preparo de balas aeradas para uma refeição em família, uma receita experimental utiliza ácido cítrico e bicarbonato de sódio. A reação entre essas substâncias produz citrato de sódio, água e gás carbônico, responsável pela formação de pequenas bolhas. Em um teste de referência, 21 g de ácido cítrico reagiram completamente com 25,2 g de bicarbonato de sódio, formando 32,7 g de citrato de sódio, 5,4 g de água e 8,1 g de gás carbônico.

Analise uma nova receita feita com 7 g de ácido cítrico, calculando as massas necessárias de bicarbonato de sódio e de cada produto formado e justificando qual será a massa do material restante no recipiente aberto após a saída completa do gás carbônico.

Operadores acompanham a produção de cal em um forno industrial usado na fabricação de argamassa. Nesse processo, o calcário puro, formado por carbonato de cálcio (CaCO3), é aquecido e se transforma em óxido de cálcio (CaO) e dióxido de carbono (CO2). Para orientar o controle da produção, o setor técnico utiliza a proporção obtida em uma transformação completa: a cada 100 kg de CaCO3 aquecidos, formam-se 56 kg de CaO e 44 kg de CO2. Em um lote, foram colocados 250 kg de calcário puro no forno, sem perdas de material durante a coleta do gás.

Compare as massas indicadas no texto e determine a massa de dióxido de carbono formada no aquecimento completo do lote de calcário.

Técnicos monitoram continuamente a etapa de produção de amônia usada na fabricação de fertilizantes. Em um reator fechado de teste, 28 kg de nitrogênio reagiram completamente com 6 kg de hidrogênio, formando 34 kg de amônia. O controle de qualidade registrou que não houve escape de gases nem sobra dos reagentes. Para ampliar o lote, a cooperativa dispõe de 84 kg de nitrogênio e pretende manter as mesmas condições de reação, usando apenas a quantidade de hidrogênio necessária para que todo o nitrogênio seja consumido. Esse planejamento evita desperdício de matéria-prima e reduz custos de transporte.

Compare as massas registradas e determine a massa de hidrogênio necessária para reagir completamente com os 84 kg de nitrogênio.

— Se a massa do sólido aumentou, de onde veio essa matéria? — perguntou uma estudante ao acompanhar um boletim fictício de uma oficina de pigmentos. No teste controlado, 28 g de pó de ferro foram aquecidos em corrente de ar até reagirem completamente. Ao final, foram recolhidos 40 g de óxido de ferro. A inspeção indicou que não havia ferro sem reagir e que todo o sólido produzido havia sido recolhido. A diferença de massa foi atribuída ao oxigênio do ar incorporado ao ferro. Mantidas as mesmas condições, a oficina pretende planejar uma nova produção com 70 g de pó de ferro.

Elabore, com base nos dados do teste, o registro de massas adequado para a nova produção planejada.

— A cal precisa reagir por completo para que a argamassa tenha a consistência prevista — explicou a técnica de uma cooperativa de construção. Em recipientes fechados, ela registrou a hidratação da cal virgem, CaO, pela água. No primeiro ensaio, 56 g de CaO reagiram integralmente com 18 g de água, produzindo 74 g de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2. No segundo, a duplicação das massas dos reagentes levou à formação de 148 g do produto. Para preparar um lote maior, foram colocados 168 g de CaO e 66 g de água em um novo recipiente. A técnica deseja prever a massa de produto e verificar se haverá água não reagida.

Analise as proporções observadas nos ensaios e determine o resultado esperado para o lote maior, considerando que todo o CaO reage.

— Se o gás escapar antes de entrar na boia, ela não infla — explicou um técnico ao testar um kit de emergência que gera dióxido de carbono (CO2) dentro de um compartimento fechado.

No teste fictício, ele usou dois sachês: um com bicarbonato de sódio em pó e outro com ácido cítrico em pó. Ao juntar os dois em um recipiente fechado, ocorreu a reação e o CO2 ficou retido no sistema. Mantendo sempre a mesma “receita”, o técnico registrou que, quando misturou 6 g de bicarbonato com 8 g de ácido cítrico, foram produzidos 3 g de CO2, sem sobra de reagentes.

Para inflar uma boia maior, ele deseja produzir 9 g de CO2, mantendo as proporções do teste.

Com base no teste descrito, elabore a combinação de massas de bicarbonato de sódio e de ácido cítrico que deve ser misturada para produzir 9 g de CO2, sem sobra de reagentes.

— O lote de “barrilha” (carbonato de sódio), usado na fabricação de sabão, saiu com o rendimento esperado? — perguntou uma técnica ao operador do reator.

Para verificar, a cooperativa aqueceu bicarbonato de sódio em um reator fechado, que não permite saída de gases. A transformação considerada foi:
2 NaHCO3(s) -> Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

No teste, foram colocados 420 g de NaHCO3. Ao final do aquecimento, após resfriar o sistema, a equipe recolheu 265 g do sólido Na2CO3. Em seguida, os vapores foram conduzidos a um condensador acoplado ao reator, formando 45 g de água líquida coletada em um recipiente. Como o sistema permaneceu fechado durante todo o procedimento, nenhum material foi perdido para o ambiente.

Com base no texto-base, determine a massa de CO2 produzida nessa transformação.