Questão de Química — Soluções e Substâncias Inorgânicas — IBFC 2023
Química›Soluções e Substâncias Inorgânicas
Código
qq937789
Banca
IBFC
Órgão
SEED-PR
Ano
2023
Nível
Superior
Cargo
DOCÊNCIA DOS COMPONENTES CURRICULARES DA MATRIZ - QUÍMICA
Ocorre uma reação química quando se junta ácido clorídrico concentrado a carbonato de cálcio que dá origem a uma solução aquosa de cloreto de cálcio e à libertação de um gás (dióxido de carbono). A reação entre o ácido clorídrico concentrado e o carbonato de cálcio pode ser traduzida pela seguinte equação química:2HCl (aq) + CaCO₃ (s)→ CaCl₂ (aq)+ H₂O (l) + CO₂ (g)Pensando nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), vamos calcular a massa de água, em gramas, e o volume de gás carbônico, que pode se formar a partir de 80g de carbonato de cálcio. Dados as massas atômicas de Ca= 40; C = 12; O=16.Assinale a alternativa que apresenta os valores encontrados.
A9g e 11,2gL
B14,4g e 17,92g
C14,4g e 11,2L
D9g e 17,92L
E15g e 18L
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GabaritoB — 14,4g e 17,92g
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Estequiometria: cálculo de massa e volume nas CNTP
Gabarito: letra B. A partir de 80 g de carbonato de cálcio (CaCO₃), formam-se 14,4 g de água e 17,92 L de CO₂ nas CNTP. A proporção estequiométrica da equação balanceada é 1:1:1:1:1 entre CaCO₃, CaCl₂, H₂O e CO₂, e o cálculo usa as massas molares (CaCO₃ = 100 g/mol; H₂O = 18 g/mol) e o volume molar dos gases nas CNTP (22,4 L/mol).
A estequiometria é o estudo das relações quantitativas entre reagentes e produtos em uma reação química, baseado na lei de conservação da massa (Lavoisier) e na lei das proporções definidas (Proust). Para resolver problemas como este, o caminho é sempre o mesmo: (1) escrever e balancear a equação; (2) calcular as massas molares das substâncias envolvidas; (3) relacionar as quantidades em mol pela proporção estequiométrica; (4) converter mol para a unidade pedida (massa, volume, número de partículas).
Vamos aplicar ao caso concreto. A equação fornecida já está balanceada: 2HCl(aq) + CaCO₃(s) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). Isso significa que 1 mol de CaCO₃ produz 1 mol de H₂O e 1 mol de CO₂. A massa molar do CaCO₃ é 40 + 12 + (3 × 16) = 100 g/mol. Com 80 g de CaCO₃, temos 80 g ÷ 100 g/mol = 0,8 mol de CaCO₃. Pela proporção 1:1, formam-se 0,8 mol de H₂O e 0,8 mol de CO₂.
Para a água: massa = 0,8 mol × 18 g/mol = 14,4 g. Para o CO₂ nas CNTP (0 °C e 1 atm), o volume molar é 22,4 L/mol, então volume = 0,8 mol × 22,4 L/mol = 17,92 L. A alternativa B é a única que traz exatamente esses dois valores. A pegadinha clássica desta questão é misturar as unidades: algumas alternativas apresentam o volume em gramas (g) em vez de litros (L), ou trocam os valores de massa e volume entre si.
Guarde o passo a passo: massa molar → mol → proporção → massa ou volume. É exatamente nessa sequência que as alternativas se separam.
1Balancear a equação
2Calcular massas molares
3Converter massa em mol
4Aplicar proporção 1:1
5Converter mol em massa/volume
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Alternativa A — ❌ Incorreta
Apresenta 9 g de água e 11,2 L de CO₂. O valor 9 g corresponderia a 0,5 mol de H₂O (9 ÷ 18), e 11,2 L a 0,5 mol de CO₂ (11,2 ÷ 22,4) — ou seja, a alternativa usa 0,5 mol como base, como se 80 g de CaCO₃ fossem 0,5 mol. Mas 80 g ÷ 100 g/mol = 0,8 mol, não 0,5. O candidato que erra aqui provavelmente calculou a massa molar do CaCO₃ como 160 g/mol (somando 40 + 12 + 16 × 3 de forma incorreta) ou dividiu 80 por um valor errado.
Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO
Traz exatamente os valores calculados: 14,4 g de água e 17,92 L de CO₂. A massa molar do CaCO₃ é 100 g/mol (40 + 12 + 48), logo 80 g correspondem a 0,8 mol. Pela estequiometria 1:1, formam-se 0,8 mol de H₂O (0,8 × 18 = 14,4 g) e 0,8 mol de CO₂ (0,8 × 22,4 = 17,92 L nas CNTP).
Alternativa C — ❌ Incorreta
Acerta a massa de água (14,4 g), mas erra o volume de CO₂ ao apresentar 11,2 L. Esse volume corresponderia a 0,5 mol de gás (11,2 ÷ 22,4), não a 0,8 mol. O candidato que marca esta opção calculou corretamente a massa de água, mas usou uma quantidade de matéria errada para o gás — talvez tenha usado 0,5 mol por engano, ou aplicado o volume molar de 22,4 L/mol sobre 0,5 mol em vez de 0,8 mol.
Alternativa D — ❌ Incorreta
Erra a massa de água (9 g em vez de 14,4 g) e acerta o volume de CO₂ (17,92 L). O valor 9 g de água corresponde a 0,5 mol de H₂O, enquanto o correto é 0,8 mol. Quem marca esta opção calculou corretamente o volume do gás, mas errou a massa da água — provavelmente usou 0,5 mol como base para a água, ou dividiu 80 g por uma massa molar incorreta do CaCO₃.
Alternativa E — ❌ Incorreta
Apresenta 15 g de água e 18 L de CO₂, valores que não correspondem a nenhuma proporção estequiométrica direta da reação. 15 g de H₂O seriam aproximadamente 0,83 mol, e 18 L de CO₂ seriam aproximadamente 0,80 mol — há uma inconsistência interna, pois a proporção deveria ser exatamente 1:1. Esses números parecem ter sido obtidos por arredondamentos arbitrários ou por confusão entre as massas molares, sem base no cálculo estequiométrico correto.
A regra de ouro para questões de estequiometria: sempre converta a massa dada para mol primeiro, usando a massa molar correta, e só então aplique a proporção da equação balanceada. Para gases nas CNTP, lembre-se de que 1 mol ocupa 22,4 L — e nunca confunda a unidade de volume (L) com a de massa (g).