A montagem de laboratório ilustrada na figura destina-se à coleta e medida do volume de produto gasoso gerado…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A montagem de laboratório ilustrada na figura destina-se à coleta e medida do volume de produto gasoso gerado numa reação química. Em um experimento, envolvendo a produção de dióxido de carbono gasoso, CO2 (g), a partir da reação entre carbonato de cálcio, CaCO3 (s), e solução aquosa diluída de ácido clorídrico, HCl (aq), o líquido empregado para a coleta do gás foi a água acidulada. Um comprimido de CaCO3 foi triturado e uma porção do pó resultante foi colocada no erlenmeyer da montagem e posta para reagir com solução de HCl, adicionada a partir da seringa da montagem. Após a reação, o produto gasoso coletado no cilindro graduado teve seu volume determinado, sendo igual a 30 mL. Sabe-se que o produto gasoso recolhido é uma mistura de dióxido de carbono gasoso e vapor de água. Considerando que o experimento foi realizado sob pressão atmosférica de 726,7 mmHg e temperatura de 27 °C, que a pressão do vapor de água a 27 °C é igual a 26,7 mmHg e que a constante universal dos gases, R, é igual a 62,3 mmHg · L · mol–1 · K–1, a massa de carbonato de cálcio que reagiu na produção de dióxido de carbono gasoso foi de, aproximadamente, UNESP - 2024
- A) 1,0 g.
- B) 0,001 g.
- C) 0,1 g.
- D) 0,01 g.
- E) 10 g.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique o que a questão pede: a massa de CaCO3 que reagiu para produzir o CO2 coletado. O gás recolhido é uma mistura de CO2 e vapor de água, então só a pressão parcial do CO2 deve entrar na equação dos gases.Passo 2: Calcule a pressão parcial do CO2. A pressão total é 726,7 mmHg e a pressão do vapor de água a 27 °C é 26,7 mmHg. Logo, P(CO2) = 726,7 - 26,7 = 700 mmHg.Passo 3: Converta os dados para as unidades da constante R. O volume é 30 mL = 0,030 L. A temperatura é 27 + 273 = 300 K.Passo 4: Calcule o número de mols de CO2 pela equação de Clapeyron, PV = nRT, isolando n: n = PV/(RT) = (700 x 0,030)/(62,3 x 300) = 21/18690 = aproximadamente 0,00112 mol de CO2.Passo 5: Pela estequiometria da reação CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) gera CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g), a proporção é 1 mol de CaCO3 para 1 mol de CO2. Portanto, foram consumidos aproximadamente 0,00112 mol de CaCO3.Passo 6: Converta mols em massa usando a massa molar do CaCO3, que é 100 g/mol. Massa = 0,00112 x 100 = aproximadamente 0,11 g, ou seja, cerca de 0,1 g. A alternativa correta é a C.Passo 7: Por que as outras estão erradas. A alternativa A (1,0 g) resultaria de usar 300 mL (0,3 L) como volume. A alternativa B (0,001 g) confunde o número de mols com a massa, sem multiplicar pela massa molar. A alternativa D (0,01 g) surge de um erro de potência de dez no cálculo ou na conversão de unidades. A alternativa E (10 g) decorre de tomar o volume como 3 L, um erro de conversão de mL para L.
💡 Dica: Calcule a pressão parcial do CO2 e use a equação dos gases ideais para encontrar a massa de CaCO3.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente converteu 30 mL como 0,3 L, multiplicando o volume por dez. Com isso, o número de mols sobe para cerca de 0,0112 mol e a massa fica perto de 1,0 g.
O aluno calculou corretamente o número de mols de CO2 (cerca de 0,00112 mol), mas esqueceu de convertê-lo em massa pela massa molar do CaCO3, tomando o valor em mols como se fosse massa em gramas.
Por que engana: Confundir pressão total com pressão parcial do gás ou esquecer de subtrair a pressão do vapor d'água.
Primeiro, precisamos encontrar a quantidade de CO2 coletado, eliminando a influência do vapor d’água. Como a pressão total é 726,7 mmHg e a pressão do vapor de água é 26,7 mmHg, a pressão do CO2 será 726,7 – 26,7 = 700 mmHg. Convertendo o volume para litros: 30 mL = 0,030 L. Usando PV = nRT, temos: n = (P × V) / (R × T) = (700 mmHg × 0,030 L) / (62,3 mmHg·L·mol?¹·K?¹ × 300 K) ˜ 0,00112 mol de CO2. Pela equação CaCO3(s) + 2HCl(aq) ? CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l), 1 mol de CaCO3 produz 1 mol de CO2. Logo, massa de CaCO3 = n × massa molar = 0,00112 × 100 g/mol ˜ 0,11 g. Aproximando, a alternativa correta é a (C) 0,1 g.
O aluno errou uma potência de dez em alguma etapa do cálculo ou na conversão de unidades. Isso fez a massa cair para cerca de 0,01 g, um valor dez vezes menor que o correto.
O aluno provavelmente tomou os 30 mL como 3 L ao converter o volume para litros. Com isso, o número de mols e a massa ficam cerca de cem vezes maiores que o correto, chegando a aproximadamente 10 g.
Raio-X da questão
gases ideais e estequiometria
avaliacao
leis dos gases ideais · estequiometria química
estudo da pressão parcial e reação química de carbonato de cálcio com ácido
Confundir pressão total com pressão parcial do gás ou esquecer de subtrair a pressão do vapor d'água.
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pensamento_critico
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