Uma pessoa prepara pequenas pastilhas efervescentes para o banho usando bicarbonato de sódio e ácido cítrico…
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
Uma pessoa prepara pequenas pastilhas efervescentes para o banho usando bicarbonato de sódio e ácido cítrico. A reação pode ser representada por 3 NaHCO3 + C6H8O7 -> Na3C6H5O7 + 3 CO2 + 3 H2O. Em uma preparação, são usados 8,40 g de NaHCO3 e 4,00 g de C6H8O7. Considere as massas molares NaHCO3 = 84 g/mol e C6H8O7 = 192 g/mol, e que 1 mol de CO2 ocupa 24,0 L nas condições consideradas. A partir da proporção da reação, qual alternativa apresenta o reagente limitante, o volume de CO2 formado e a massa do reagente em excesso que permanece sem reagir?
- A) O bicarbonato de sódio é o reagente limitante; formam-se 2,40 L de CO2 e permanecem 1,20 g de ácido cítrico.
- B) O ácido cítrico é o reagente limitante; formam-se 0,50 L de CO2 e permanecem 6,65 g de bicarbonato de sódio.
- C) O ácido cítrico é o reagente limitante; formam-se 4,50 L de CO2 e permanecem 7,20 g de bicarbonato de sódio.
- D) O ácido cítrico é o reagente limitante; formam-se 1,50 L de CO2 e permanecem 3,15 g de bicarbonato de sódio.
- E) O bicarbonato de sódio é o reagente limitante; formam-se 0,80 L de CO2 e permanecem 1,87 g de ácido cítrico.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcular a quantidade de matéria dos reagentes. NaHCO3: 8,40 g / 84 g/mol = 0,100 mol. C6H8O7: 4,00 g / 192 g/mol = 0,02083 mol (aproximadamente). Passo 2: Identificar o reagente limitante. A proporção da reação é 3 mol de NaHCO3 para 1 mol de C6H8O7. Para consumir 0,02083 mol de ácido cítrico são necessários 3 × 0,02083 = 0,0625 mol de NaHCO3, e há 0,100 mol disponível. Logo, o ácido cítrico é o reagente limitante e o bicarbonato de sódio está em excesso. Passo 3: Calcular o CO2 formado. Pela proporção, 1 mol de C6H8O7 produz 3 mol de CO2, então são formados 3 × 0,02083 = 0,0625 mol de CO2. Volume: 0,0625 × 24,0 = 1,50 L. Passo 4: Calcular a massa de bicarbonato em excesso. Foram consumidos 0,0625 mol de NaHCO3; sobram 0,100 − 0,0625 = 0,0375 mol. Massa: 0,0375 × 84 = 3,15 g. Passo 5: Conclusão. A alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque inverte o limitante e, com isso, calcula CO2 e excesso incorretos. A alternativa B está errada porque usa proporção 1:1 tanto para o CO2 quanto para o consumo de bicarbonato. A alternativa C está errada porque aplica a proporção de forma incorreta, resultando em volume de CO2 superestimado. A alternativa E está errada porque compara as massas sem convertê-las em mol antes de identificar o limitante.
💡 Dica: Converta as massas em mol e compare com a proporção 3:1 antes de calcular CO₂ e excesso.
Alternativa por alternativa
Concluiu que o bicarbonato é limitante por ser a massa maior e não comparou as quantidades em mol considerando os coeficientes da reação. Depois, aplicou a proporção de forma incorreta para o CO2 e para o excesso.
Identificou corretamente o ácido cítrico como limitante, mas usou a proporção 1:1 entre os reagentes e entre ácido e CO2, ignorando os coeficientes 3 da reação.
Por que engana: Escolher o limitante comparando diretamente as massas, sem considerar a proporção molar 3:1.
Identificou corretamente o ácido cítrico como limitante, mas aplicou os coeficientes estequiométricos de forma incorreta, multiplicando indevidamente a quantidade de CO2 formada e calculando um excesso de bicarbonato inconsistente com a proporção 3:1.
Há 0,100 mol de NaHCO3 e cerca de 0,0208 mol de ácido cítrico. A proporção exige 3 mol de bicarbonato para cada mol de ácido, portanto o ácido limita a reação. Ele produz 0,0625 mol de CO2, equivalentes a 1,50 L, e consome 0,0625 mol de bicarbonato, restando 0,0375 mol, ou 3,15 g.
Comparou as massas dividindo apenas pelos coeficientes (8,40/3 contra 4,00/1) sem converter para mol usando as massas molares, o que levou a identificar o bicarbonato como limitante de forma errada.
Raio-X da questão
Reagente limitante e reagente em excesso.
Determinar o reagent
Conversão entre massa e quantidade de matéria usando massa molar. · Leitura de coeficientes estequiométricos em equações balanceadas.
Estequiometria de reações químicas.
Escolher o limitante comparando diretamente as massas, sem considerar a proporção molar 3:1.
Preparação de pastil
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