(UFRGS 2018)
A decomposição térmica do ácido nítrico na presença de luz libera NO2 de acordo com a seguinte reação (não balanceada).
HNO3(aq) → H2O(l) +NO2(g) +O2(g)
Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás liberado, nas CNTP, quando 6,3 g de HNO3 são decompostos termicamente. Dados: H = 1; N = 14; O = 16.
Quando formos trabalhar com equações a primeira coisa que temos que fazer é balanceá-la.
Inicialmente nós consideramos 1 mol de cada substância
1 HNO3 → 1 H2O + 1 NO2 + 1 O2
Mas veja, no lado esquerdo temos 1 mol de HNO3, se em 1 molécula de ácido nítrico há 1 átomo de hidrogênio, então em 1 mol de HNO3 há 1 mol de H.
No lado direito temos 1 mol de H2O e se 1 molécula de água tem 2 átomos de H
H2O
logo em 1 mol de H2O temos 2 mols de H. As quantidades de hidrogênio nos lados esquerdo e direito diferem, então precisamos balancear a equação (igualar os H e todos os outros elementos nos 2 lados).
Se colocarmos 2 mols de HNO3
2 HNO3 → 1 H2O + 1 NO2 + 1 O2
igualamos o H (2 mols de cada lado), porém os nitrogênios estão desbalanceados. Temos 2 mols no lado esquerdo (se há 1 átomo de N em 1 molécula de HNO3 então em 2 mols de HNO3 temos 2 mols de N)
e somente 1 mol no lado direito.
Podemos trocar o índice do NO2
2 HNO3 → 1 H2O + 2 NO2 + 1 O2
assim balanceamos o N (2 mols de cada lado).
Bem, você já deve ter entendido, nós temos que fazer isso para todos elementos.
A equação pronta fica
2 HNO3 → 1 H2O + 2 NO2 + 1/2 O2
Agora podemos calcular o que a questão pede.
Digamos que uma quantidade x de HNO3 produz uma quantidade y de NO2 e z de O2
Nós já vimos que em 2 mols de HNO3 temos 1 mols de H, 2 mols de N e como são 2 átomos de O em 1 molécula do ácido
HNO3
em 2 mols de HNO3 temos 6 mols de O.
Foi dado na questão que 1 mol de H tem 1 g, então 2 mols têm 2 gramas,
1 mol de N tem 14 g, 2 mols têm 28.
E 6 de O tem 96 g.
Sendo assim, 2 mols têm 126 g. Fazendo uma regra de 3 descobrimos quantos mols 6,3 g representam
Ou seja, temos \(\large{ {1} \over {10} }\) mol de HNO3, se 2 mols dessa substância produzem 2 mols de NO2 e \( \large{ {1} \over {2} } \) mol de O, então temos \(\large{ {1} \over {10} }\) mol de NO2 e \(\large{ {1} \over {40} }\) mol de O.
1 mol de qualquer gás nas CNTP (0º C e 1 atm) ocupa 22,4 L, logo \(\large{ {1} \over {10} }\) de gás ocupa 2,24 L e \(\large{ {1} \over {40} }\) 0, 56 L.
2,24 L de NO2 + 0,56 de O2 dá 2,8 L.
Gabarito letra b.
Apenas um lembrete, o índice ao lado de uma substância
2HNO3 →1 H2O + 2 NO2 + 1/2 O2
representa a quantidade de mols dela, não é a quantidade de moléculas.
