Química2ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ 8 a 10 min

Uma equipe de controle de qualidade compara dois lotes experimentais de comprimidos efervescentes. A reação…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

Uma equipe de controle de qualidade compara dois lotes experimentais de comprimidos efervescentes. A reação entre o bicarbonato de sódio e o ácido cítrico pode ser representada por: 3 NaHCO3 + C6H8O7 -> Na3C6H5O7 + 3 CO2 + 3 H2O. As massas molares são 84 g/mol para NaHCO3 e 192 g/mol para C6H8O7. A tabela registra as massas usadas, e considera-se que a reação ocorre completamente: Lote A: 25,2 g de NaHCO3 e 9,6 g de C6H8O7. Lote B: 16,8 g de NaHCO3 e 9,6 g de C6H8O7. Com base na proporção da equação e nos dados dos dois lotes, determine o reagente limitante em cada lote, calcule a massa do reagente que sobra sem reagir em cada caso e indique quantos gramas de ácido cítrico devem ser adicionados ao lote A para que não haja sobra de nenhum dos dois reagentes.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

No lote A, há 25,2/84 = 0,300 mol de NaHCO3 e 9,6/192 = 0,050 mol de C6H8O7. A proporção da reação exige 3 mol de NaHCO3 para cada 1 mol de ácido cítrico; portanto, 0,050 mol de ácido consomem 0,150 mol de NaHCO3. O ácido cítrico é o reagente limitante, e sobram 0,150 mol de NaHCO3, equivalentes a 12,6 g. Para consumir os 0,300 mol de NaHCO3 inicialmente presentes, são necessários 0,100 mol de ácido cítrico, ou 19,2 g no total. Como o lote já contém 9,6 g, devem ser adicionados mais 9,6 g de ácido cítrico. No lote B, há 16,8/84 = 0,200 mol de NaHCO3 e 0,050 mol de C6H8O7. Os 0,050 mol de ácido consomem 0,150 mol de NaHCO3. O ácido cítrico também é o reagente limitante, e sobram 0,050 mol de NaHCO3, equivalentes a 4,2 g.

Explicação

A equação estabelece a razão molar de 3:1 entre bicarbonato e ácido cítrico. Comparar as quantidades disponíveis com essa razão mostra que o ácido cítrico limita a reação nos dois lotes. A sobra é calculada pela quantidade de bicarbonato disponível menos a quantidade consumida; no lote A, a quantidade de ácido necessária para consumir todo o bicarbonato corresponde a 19,2 g, ou 9,6 g adicionais.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom analisar

Leitura Médio

Discriminação Alto

Peso pedagógico Alto

Autonomia do enunciado Alta; fornece equaçã

Cobertura da habilidade Representa

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ Problema quantitativ🧩 Questão de aplicação

🎯 Conceito central

Reagente limitante e excesso estequiométrico.

📌 Objetivo

Identificar reagente

🧱 Pré-requisitos

Cálculo de quantidade de matéria a partir da massa molar. · Leitura e uso dos coeficientes de uma equação balanceada.

📚 Reveja

Estequiometria de reações químicas.

⚠️ Erro mais comum

Comparar diretamente as massas em gramas sem considerar a proporção molar da equação.

🏫 Contexto

Controle de qualidad

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