Uma indústria gera 100,0 L de H2SO4 0,20 M. Para neutralizar o efluente usa-se Na2CO3 sólido pela reação…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma indústria gera 100,0 L de H2SO4 0,20 M. Para neutralizar o efluente usa-se Na2CO3 sólido pela reação balanceada H2SO4 + Na2CO3 ? Na2SO4 + H2O + CO2. Calcule a massa de Na2CO3 necessária e a energia liberada se ?Hº reação = -132 kJ·mol?¹ (por mol de H2SO4 consumido).
- A) 2,12 kg Na2CO3; ?H total ˜ -2640 kJ.
- B) 20,0 g Na2CO3; ?H ˜ -132 kJ
- C) 2,12 kg Na2CO3; ?H ˜ +2640 kJ
- D) 4,24 kg Na2CO3; ?H ˜ -5280 kJ
- E) 1,06 kg Na2CO3; ?H ˜ -1320 kJ
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a quantidade de matéria de H2SO4. n = M x V = 0,20 mol/L x 100,0 L = 20,0 mol. (Os símbolos Δ e → aparecem corrompidos no enunciado, mas o sentido da questão é claro: ΔH da reação é -132 kJ por mol de H2SO4.)
- Pela equação balanceada H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2, a proporção é 1 mol de H2SO4 para 1 mol de Na2CO3. Logo, são necessários 20,0 mol de Na2CO3.
- Calcule a massa molar do Na2CO3: 2 x 23 + 12 + 3 x 16 = 106 g/mol. Massa = 20,0 mol x 106 g/mol = 2120 g, ou seja, 2,12 kg.
- Calcule a energia envolvida: ΔH total = 20,0 mol x (-132 kJ/mol) = -2640 kJ. O sinal negativo indica reação exotérmica, com liberação de energia.
- Compare com o gabarito. A alternativa A (2,12 kg de Na2CO3 e ΔH total de -2640 kJ) coincide com o resultado obtido, portanto o gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas. B confunde mols com gramas e não multiplica o ΔH pela quantidade de matéria. C acerta a massa, mas inverte o sinal da energia, tratando uma reação exotérmica como endotérmica. D dobra a quantidade de Na2CO3, como se fossem necessários 2 mols por mol de H2SO4. E usa apenas metade da quantidade de matéria, o que resulta em 1,06 kg e -1320 kJ.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols de H2SO4 e use a estequiometria para encontrar a massa de Na2CO3.
Alternativa por alternativa
Moles H2SO4=0,20·100,0/1000=20,0 mol. Relação 1:1 ? 20,0 mol Na2CO3. m=20,0·105,99˜2119,8 g ˜2,12 kg. Q=20,0·(-132)˜-2640 kJ (exotérmica).
Tomou o número de mols (20,0) como se fosse a massa em gramas, sem multiplicar pela massa molar do Na2CO3. Também usou o ΔH de 1 mol (-132 kJ) sem multiplicar pela quantidade de H2SO4 consumida.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de Na2CO3 necessária, calculando uma massa menor ao não considerar corretamente a proporção da reação.
Calculou corretamente a massa de Na2CO3, mas considerou que a energia liberada seria positiva, invertendo o sinal de ΔH. Não percebeu que valores negativos de ΔH indicam liberação de calor.
Dobrou a quantidade de Na2CO3 (40 mol em vez de 20 mol), como se o H2SO4 fornecesse 2 mols de H+ que exigissem 2 mols de carbonato, sem perceber que o Na2CO3 já neutraliza os dois H+ de uma só vez. A energia de -5280 kJ decorre desse mesmo erro.
Reduziu pela metade a quantidade de matéria (10 mol), dividindo os 20 mol por 2 como se a proporção fosse 2:1 em sentido contrário. O erro gera 1,06 kg de Na2CO3 e -1320 kJ.
Raio-X da questão
reações ácido-base
avaliacao
cálculo de molaridade · reações químicas balanceadas
Revisar estequiometria de reações químicas e cálculos de energia.
O aluno pode confundir a quantidade de Na2CO3 necessária, calculando uma massa menor ao não considerar corretamente a proporção da reação.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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