EsPCEx 2010
A fabricação industrial do ácido sulfúrico envolve três etapas reacionais consecutivas que estão representadas abaixo pelas equações não balanceadas:
Etapa I S8(s) + O2(g) → SO2(g)
Etapa II SO2(g) + O2(g) → SO3(g)
Etapa III SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)
Considerando as etapas citadas e admitindo que o rendimento de cada etapa da obtenção do ácido sulfúrico por esse método é de 100%, então a massa de enxofre (S8(s)) necessária para produzir 49 g de ácido sulfúrico (H2SO4(aq)) é:
DADOS:
20,0 g
18,5 g
16,0 g
12,8 g
32,0 g
Resolução
1. Balanceamento das equações
Etapa I: \(\mathrm{S_8 + 8\,O_2 \rightarrow 8\,SO_2}\)
Etapa II: \(2\,\mathrm{SO_2 + O_2 \rightarrow 2\,SO_3}\) (multiplicando por 4: \(8\,SO_2 + 4\,O_2 \rightarrow 8\,SO_3\))
Etapa III: \(8\,\mathrm{SO_3 + 8\,H_2O \rightarrow 8\,H_2SO_4}\)
Observa-se que 1 mol de \(\mathrm{S_8}\) gera 8 mols de \(\mathrm{H_2SO_4}\).
2. Cálculo de mols de \(\mathrm{H_2SO_4}\) desejados
Massa molar de \(\mathrm{H_2SO_4}:\; 2(1)+32+4(16)=98\,g\,mol^{-1}\).
Quantidade pretendida: \(49\,g\).
\[ n_{\mathrm{H_2SO_4}} = \frac{49}{98}=0{,}50\;\text{mol}\]
3. Relação estequiométrica
1 mol \(\mathrm{S_8}\) → 8 mols \(\mathrm{H_2SO_4}\)
0,50 mol \(\mathrm{H_2SO_4}\) ⇒ \(\dfrac{0,50}{8}=0,0625\;\text{mol de }\mathrm{S_8}\)
4. Massa de \(\mathrm{S_8}\) necessária
Massa molar de \(\mathrm{S_8}:\;8\times 32=256\,g\,mol^{-1}\).
\[ m = n\,M = 0{,}0625\times 256 = 16\,g \]
Resposta: 16 g (alternativa C).
Dicas
Erros Comuns
- Balanceamento de equações: garante a conservação de todos os átomos.
- Mol: unidade que relaciona quantidade de matéria com massa (\(n=m/M\)).
- Estequiometria: usa as proporções molares para converter entre reagentes e produtos.
- Rendimento: se for 100 %, não há perdas, logo usa-se a proporção teórica.
