Dada a reação: Ferro + Ácido clorídrico
Cloreto férrico + Gás Hidrogênio . (a) escreva a reação química usando as fórmulas corretas. (b) Qual o número de moléculas de gás hidrogênio, produzidas pela reação de 112 g de ferro? © Qual o número de mols de Ferro usado nesse experimento? (d) Sabendo que a densidade do ácido clorídrico é
, qual o volume necessário para reagir com as 112 g de ferro?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma reação entre ferro e ácido clorídrico que forma cloreto férrico e gás hidrogênio. O conteúdo que vamos usar envolve química química de reações químicas, conceitos de mols, massa molar, número de moléculas e densidade. Vamos precisar balancear a equação química, calcular mols, usar a constante de Avogadro e aplicar fórmulas de densidade para resolver tudo isso.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação química correta para a reação. O ferro (Fe) reage com o ácido clorídrico (HCl) para formar cloreto férrico (FeCl₃) e gás hidrogênio (H₂). Agora, precisamos balancear a equação para que tenha o mesmo número de átomos de cada elemento de ambos os lados.
Não balanceada:
Fe + HCl → FeCl₃ + H₂
Fe + HCl → FeCl₃ + H₂
Balanceando:
2 Fe + 6 HCl → 2 FeCl₃ + 3 H₂
2 Fe + 6 HCl → 2 FeCl₃ + 3 H₂
Passo 3
Agora, vamos calcular o número de moléculas de gás hidrogênio produzidas a partir de 112 g de ferro. Primeiro, precisamos descobrir quantos mols de ferro temos.
A massa molar do ferro (Fe) é aproximadamente 56 g/mol. Então:
n = massa / massa molar = 112 g / 56 g/mol = 2 mols de Fe
n = massa / massa molar = 112 g / 56 g/mol = 2 mols de Fe
Segundo a equação balanceada, 2 mols de Fe produzem 3 mols de H��. Então:
3 mols de H₂ são produzidos.
3 mols de H₂ são produzidos.
Agora, para encontrar o número de moléculas, usamos a constante de Avogadro, que é aproximadamente 6,022 × 10²³ moléculas/mol:
Número de moléculas = 3 mols × 6,022 × 10²³ moléculas/mol ≈ 1,8066 × 10²⁴ moléculas de H₂
Número de moléculas = 3 mols × 6,022 × 10²³ moléculas/mol ≈ 1,8066 × 10²⁴ moléculas de H₂
Passo 4
Vamos determinar quantos mols de ferro foram usados. Já vimos que 112 g de Fe correspondem a 2 mols, já que:
n = massa / massa molar = 112 g / 56 g/mol = 2 mols
n = massa / massa molar = 112 g / 56 g/mol = 2 mols
Passo 5
Por último, precisamos saber o volume de ácido clorídrico (HCl) necessário para reagir com os 112 g de ferro, sabendo que a densidade do HCl é 1,49 kg/m³. Primeiro, calculamos a massa de HCl necessária usando a estequiometria da reação.
Na equação balanceada, 2 mols de Fe reagem com 6 mols de HCl. Portanto, para 2 mols de Fe, precisamos de 6 mols de HCl.
A massa molar do HCl é aproximadamente 36,46 g/mol. Então:
Massa de HCl = 6 mols × 36,46 g/mol = 218,76 g
Massa de HCl = 6 mols × 36,46 g/mol = 218,76 g
Como a densidade (ρ) é massa/volume, podemos rearranjar para encontrar o volume:
Volume = massa / densidade
Volume = massa / densidade
Primeiro, convertemos a densidade para g/m³ para facilitar:
1,49 kg/m³ = 1490 g/m³
1,49 kg/m³ = 1490 g/m³
Então:
Volume = 218,76 g / 1490 g/m³ ≈ 0,147 m³
Volume = 218,76 g / 1490 g/m³ ≈ 0,147 m³
Convertendo para litros (sabendo que 1 m³ = 1000 litros):
Volume ≈ 147 litros
Volume ≈ 147 litros
Resposta
a) A equação química balanceada é:
b) O número de moléculas de gás hidrogênio produzidas é aproximadamente
moléculas.
c) O número de mols de ferro usados é
mols.
d) O volume necessário de ácido clorídrico para reagir com 112 g de ferro é aproximadamente
litros.