Em uma cooperativa brasileira de reciclagem de resíduos eletrônicos, óxido de cobre(II) (CuO) presente em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma cooperativa brasileira de reciclagem de resíduos eletrônicos, óxido de cobre(II) (CuO) presente em placas de circuito é tratado com gás hidrogênio para recuperar cobre metálico. O processo pode ser representado pela equação balanceada CuO(s) + H2(g) ? Cu(s) + H2O(g). Para uma etapa do processo, serão utilizados 500,0 g de CuO. Considere M(CuO) = 79,546 g·mol?¹, ?H° da reação = -157 kJ·mol?¹, R = 0,08206 L·atm·mol?¹·K?¹, temperatura de 298 K e pressão do H2 igual a 2,00 atm. Com base nos dados do texto, qual é aproximadamente o volume de H2 consumido e a energia liberada na redução completa de 500,0 g de CuO?
- A) V(H₂) = 38,4 L; energia = 493 kJ liberados.
- B) V(H₂) = 153,8 L; energia = 1974 kJ liberados.
- C) V(H₂) = 76,9 L; energia = 987 kJ absorvidos.
- D) V(H₂) = 6115 L; energia = 157 kJ liberados.
- E) V(H₂) = 76,9 L; energia = 987 kJ liberados.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a quantidade de matéria de CuO: n = 500,0 g / 79,546 g/mol, aproximadamente 6,285 mol. Passo 2: Pela equação balanceada CuO(s) + H2(g) -> Cu(s) + H2O(g), a proporção é 1:1, então são necessários cerca de 6,285 mol de H2. Passo 3: Use a equação dos gases ideais, V = nRT/P = 6,285 x 0,08206 x 298 / 2,00, o que dá aproximadamente 76,9 L de H2. Passo 4: A variação de entalpia da reação é -157 kJ/mol. O sinal negativo indica reação exotérmica, ou seja, energia liberada. Como são 6,285 mol, a energia é 6,285 x 157, aproximadamente 987 kJ liberados. Passo 5: Conclusão: a alternativa correta é E, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque divide indevidamente a quantidade de matéria por 2. A alternativa B está errada porque dobra a quantidade de matéria e ignora a pressão de 2,00 atm. A alternativa C está errada porque trata o sinal negativo de delta H como energia absorvida. A alternativa D está errada porque usa a massa em gramas como se fosse mol e esquece de multiplicar 157 kJ/mol pela quantidade de matéria.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols de CuO e use a equação dos gases ideais.
Alternativa por alternativa
Reduziu a quantidade de matéria de CuO e de H2 pela metade, como se a proporção estequiométrica fosse 2:1, o que gera 38,4 L e 493 kJ.
Dobrou a quantidade de matéria de H2 por achar que a proporção é 1:2 e ignorou a pressão de 2,00 atm na equação dos gases, o que gera 153,8 L e 1974 kJ.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre pressão, volume e temperatura, aplicando a fórmula de forma incorreta e obtendo um volume errôneo de H2.
Calculou corretamente o volume de 76,9 L, mas interpretou o sinal negativo de delta H como energia absorvida, quando na verdade ele indica energia liberada pela reação exotérmica.
Usou a massa de 500 g diretamente como quantidade de matéria no cálculo do volume, obtendo 6115 L, e aplicou 157 kJ como se fosse a energia total, sem multiplicar pela quantidade de matéria.
A quantidade de CuO é n = 500,0/79,546 ≈ 6,29 mol. Como a proporção estequiométrica entre CuO e H₂ é de 1:1, são consumidos aproximadamente 6,29 mol de H₂. Pela equação dos gases ideais, V = nRT/P = (6,29)(0,08206)(298)/2,00 ≈ 76,9 L. Como a entalpia é −157 kJ por mol de reação, a energia liberada é 6,29 × 157 ≈ 987 kJ. O sinal negativo indica liberação de energia; por isso, a resposta é expressa como 987 kJ liberados.
Raio-X da questão
redução de óxido
avaliacao
cálculo de mols · lei dos gases ideais
Revisar a estequiometria de reações químicas e a lei dos gases ideais.
O aluno pode confundir a relação entre pressão, volume e temperatura, aplicando a fórmula de forma incorreta e obtendo um volume errôneo de H2.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Em um processo de recuperação sustentável de cobre, a reação é CuO + H2 -> Cu + H2O. Se 100,0 g de CuO forem reduzidos…
- A equação química abaixo representa a reação da produção industrial de gás hidrogênio. H2O (g) + C (s) ? CO (g) + H2 (g)…
- O cobre metálico é obtido a partir do sulfeto de cobre I em duas etapas subsequentes, representadas pelas seguintes…
- Para gerar hidrogênio, foi utilizado o aparato ilustrado na figura. Ao frasco à esquerda adicionou-se uma quantidade…
- Uma moeda antiga de cobre estava recoberta com uma camada de óxido de cobre (II). Para restaurar seu brilho original, a…
- Uma indústria possui 250,0 g de Fe2O3 que serão reduzidos por CO segundo a reação balanceada: Fe2O3 + 3CO ? 2Fe + 3CO2…
Todas as questões de Transformações e Conservações em Sistemas
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog