(Upf 2015)
Uma das formas de obtenção de ácido clorídrico pode ocorrer por meio da reação entre gás cloro (Cl2(g)) e gás hidrogênio (H2(g)), seguida pela dissolução, em água, do produto obtido. As equações dessas reações, sem ajuste estequiométrico, estão abaixo representadas:
Desse modo, considerando que 35,5 g de gás cloro 2(g) (C ) sejam colocados para reagir com 1,5 mol de gás hidrogênio (H2(g)) e que o produto obtido dessa reação seja dissolvido em 1,0 L de água, é correto afirmar que:
Dados: H = 2 g/mol e Cl = 35,5 g/mol
Quando formos trabalhar com equações a primeira coisa que temos que fazer é balanceá-las.
Nós temos 2 reações em sequência, vamos começar analisando a primeira, inicialmente nós consideramos 1 mol para cada substância
1 Cl2 +1 H2 → 1 HCl
No lado esquerdo nós temos 1 Cl2, se em 1 molécula de gás cloro há 1 átomo de Cl, então em 1 mol de gás temos 1 mol de Cl.
No lado direito temos 1 mol de HCl e se 1 molécula de ácido tem 1 átomo de Cl em 1 mol de HCl temos 1 mol de Cl, as quantidades nos lados esquerdo e direito diferem, então precisamos balancear a equação (igualar o Cl e o H nos 2 lados).
Se colocarmos 2 mols de HCl
1 Cl2 +1 H2 → 2 HCl
igualamos o Cl e o H. Terminamos com a primeira.
Aplicando o mesmo raciocínio para a segunda equação temos ela balanceada
1 HCl → 1 HCl
O próximo passo quando trabalhamos com reações em cadeia é montar a equação global.
Primeiro nós identificamos a substância comum nos produtos da 1ª reação e nos reagentes da 2ª
1 Cl2 +1 H2 → 2 HCl
1 HCl → 1 HCl
depois nós temos que igualar as quantidades de HCl, basta multiplicar todos os coeficientes da 2ª equação por 2
1 Cl2 +1 H2 → 2 HCl
(x2)2 HCl → 2 HCl
eliminamos ela
e por fim somamos as duas
Agora vamos analisar as alternativas.
a) Há reagente em excesso, o qual, nesse caso, é o gás cloro. ✘
Pela equação notamos que 1 mol de Cl2 reage com 1 mol de H2
Nós sabemos que 1 mol de Cl2 tem 2 mols de Cl e sabemos também que 1 mol de cloro tem 35,5 g, portanto 2 mols têm 70 g.
Sendo assim 35,5 g de cloro equivalem a 0,5 mol
se 1 mol de Cl2 reage com 1 mol de H2, então por regra de três 0,5 mol de Cl2 reage com 0,5 mol de H2, porém nós temos 1,5 mol de hidrogênio, bem mais do que precisamos, por isso o hidrogênio está em excesso, não é o cloro.
b) A quantidade de cloreto de hidrogênio produzida é de 73 g. ✘
Cloreto de hidrogênio é o gás HCl, por isso iremos analisar a 1ª reação.
Nós descobrimos anteriormente que o hidrogênio está em excesso (reagente em excesso), logo o cloro é o agente limitante.
1 mol de cloro produz 2 de HCl
portanto 0,5 mol de cloro fornecem …
Mas quanto pesa 1 mol de HCl? 🤔
1 mol de cloreto tem 1 mol de H que tem 1 g e 1 mol de Cl que tem 35,5 g, totalizando 36,5 g.
c) A concentração da solução será de 73 g L-1. ✘
A concentração comum de uma solução é \( \bbox[5px, border: 2px solid #d220fa]{ c\;=\;\large{ {m} \over {v} } }\)
c = concentração comum, em g/L
m = massa do soluto, em g
v = volume da solução, em L
Assim sendo, a concentração é c = 36,5 g/L
d) A quantidade de gás hidrogênio que reage é de 3 g. ✘
Já vimos anteriormente que apesar de termos 1,5 mol de H apenas 0,5 reagem e se
1 mol de H tem 1 g, 0,5 tem 0,5 g (esta é a massa de hidrogênio que reage).
e) A concentração em quantidade de matéria da solução é de 1mol L-1. ✓
A concentração molar de uma solução é \( \bbox[5px, border: 2px solid #d220fa]{ M\;=\;\large{ {n} \over {v} } }\)1
M = molaridade, em mols/L
n = número de mols do soluto, em mol
v = volume da solução, em L
No nosso caso foi formado 1 mol de HCl diluído em 1 L de água, portanto M = 1 mol/L
Gabarito letra e.
1: A concentração molar também pode ser calculada por \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ M\;=\;\large{ {m} \over {M1.v} } }\)
M = molaridade, em mols/L
m = massa de soluto, em g
M1 = massa molar, em g/mol
V = volume da solução, em L
