Uma cooperativa de reciclagem testa três lotes de magnésio com ácido clorídrico para estimar a produção de…
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 cooperativa de reciclagem testa três lotes de magnésio com ácido clorídrico para estimar a produção de hidrogênio. A reação é Mg + 2 HCl -> MgCl2 + H2. A tabela reúne as massas usadas em cada lote. Lote | Magnésio (g) | Ácido clorídrico (g) A | 12,0 | 36,5 B | 24,0 | 36,5 C | 18,0 | 73,0 Considere as massas molares: Mg = 24,0 g/mol e HCl = 36,5 g/mol. Admita que a reação ocorra completamente até o consumo do reagente limitante. Com base na tabela e na proporção indicada pela equação, qual lote produz a maior quantidade teórica de H2, e qual é essa quantidade e o reagente limitante?
- A) O lote A produz 0,50 mol de H2, e os reagentes estão em proporção estequiométrica.
- B) O lote B produz 1,00 mol de H2, e o magnésio é o reagente limitante.
- C) O lote C produz 0,375 mol de H2, e o magnésio é o reagente limitante.
- D) O lote C produz 0,75 mol de H2, e o magnésio é o reagente limitante.
- E) O lote C produz 2,00 mol de H2, e o ácido clorídrico é o reagente limitante.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a quantidade de matéria de magnésio em cada lote (n = massa / massa molar). Lote A: 12,0 / 24,0 = 0,50 mol de Mg. Lote B: 24,0 / 24,0 = 1,00 mol de Mg. Lote C: 18,0 / 24,0 = 0,75 mol de Mg. Passo 2: Calcule a quantidade de matéria de HCl. Lote A: 36,5 / 36,5 = 1,00 mol de HCl. Lote B: 36,5 / 36,5 = 1,00 mol de HCl. Lote C: 73,0 / 36,5 = 2,00 mol de HCl. Passo 3: Use a equação balanceada, Mg + 2 HCl -> MgCl2 + H2, que exige 2 mol de HCl para cada 1 mol de Mg. Lote A: 0,50 mol de Mg exige 1,00 mol de HCl, que é exatamente o disponível, então a proporção é estequiométrica e o H2 formado é 0,50 mol. Lote B: 1,00 mol de Mg exigiria 2,00 mol de HCl, mas há só 1,00 mol; o HCl é o limitante e a produção de H2 é 1,00 / 2 = 0,50 mol. Lote C: 0,75 mol de Mg exige 1,50 mol de HCl, e há 2,00 mol, logo o Mg é o limitante e a produção de H2 é 0,75 mol (1 mol de H2 para 1 mol de Mg). Passo 4: Compare os resultados: A produz 0,50 mol, B produz 0,50 mol e C produz 0,75 mol de H2. O maior rendimento teórico é do lote C, com 0,75 mol de H2 e o magnésio como reagente limitante. Passo 5: Por isso a alternativa D está correta, e o gabarito oficial confere com a resolução. A alternativa A está errada porque, embora o cálculo do lote A esteja certo, ele não é o lote de maior produção. A alternativa B está errada porque o H2 é 0,50 mol, não 1,00 mol, e o limitante é o HCl. A alternativa C está errada porque o valor 0,375 mol é a metade de 0,75 mol, o que não corresponde à estequiometria. A alternativa E está errada porque o HCl está em excesso e o H2 formado seria no máximo 1,00 mol, não 2,00 mol.
💡 Dica: Converta as massas em mol e compare Mg com metade dos mols de HCl.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente o lote A (0,50 mol de H2 e proporção estequiométrica), mas não compara os três lotes e assume que a resposta é o lote que tem reagentes em proporção exata. A pergunta pede o lote de maior produção teórica, não o lote de proporção perfeita.
O aluno usa a quantidade de Mg (1,00 mol) diretamente como quantidade de H2, sem aplicar a proporção da equação, e não percebe que 1,00 mol de Mg precisaria de 2,00 mol de HCl, que não estão disponíveis. Assim, identifica o Mg como limitante quando é o HCl.
O aluno identifica corretamente o magnésio como limitante no lote C, mas divide a quantidade de Mg por 2 (aplicando o coeficiente do HCl ao magnésio), obtendo 0,375 mol de H2 em vez de 0,75 mol.
No lote C, há 18,0/24,0 = 0,75 mol de Mg e 73,0/36,5 = 2,00 mol de HCl. Para consumir 0,75 mol de Mg seriam necessários 1,50 mol de HCl; portanto, Mg limita a reação e forma 0,75 mol de H2. Nos lotes A e B, a quantidade teórica de H2 é menor.
O aluno toma a quantidade de HCl (2,00 mol) como se fosse a de H2 formado, ignorando que 2 mol de HCl produzem apenas 1 mol de H2, e também confunde o limitante, pois o HCl está em excesso no lote C.
Por que engana: Escolher o reagente limitante comparando as massas diretamente, sem converter para mol nem considerar os coeficientes.
Raio-X da questão
Reagente limitante e estequiometria.
Determinar a quantid
Conversão entre massa e quantidade de matéria usando massa molar. · Leitura e balanceamento de equações químicas.
Proporção molar entre reagentes e produtos.
Escolher o reagente limitante comparando as massas diretamente, sem converter para mol nem considerar os coeficientes.
Reciclagem e gestão de resíduos.
Reciclagem de magnés
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