Uma mistura contendo e KCl foi aquecida, produzindo os gases e , de acordo com as seguintes equações.
O KCl não reage sob essas condições de reação. Se 100 g da mistura produzem de de e de , qual era a composição original da mistura? (Suponha uma decomposição completa).

R:

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o enunciado está nos dizendo. Temos uma mistura de quatro substâncias: , , e KCl. Quando essa mistura é aquecida, apenas três delas reagem, produzindo gases , e . Nosso objetivo é descobrir quanto de cada substância estava na mistura original, dado que 100 g dela produziram de , de e de . Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, que nos ajuda a relacionar quantidades de reagentes e produtos nas reações químicas.

Passo 2

Vamos analisar as reações fornecidas:
  1. Decomposição do :
    Isso nos mostra que 2 mols de produzem 3 mols de .
  2. Decomposição do :
    Aqui, 2 mols de produz 1 mol de e 2 mols de .
  3. Decomposição do :
    Nesta reação, 1 mol de produz 1 mol de .
É importante notar que o KCl não reage, ou seja, sua quantidade permanece constante na mistura final.

Passo 3

Vamos chamar as quantidades iniciais de cada composto na mistura de:
  • = massa de
  • = massa de
  • = massa de
  • = massa de KCl
Sabemos que a soma dessas massas é 100 g:
Nosso objetivo é encontrar os valores de , , e .

Passo 4

Para resolver isso, vamos usar a relação entre as massas dos produtos gasosos e as massas dos reagentes que os produziram, utilizando as massas molares de cada composto.
Primeiro, calculamos as massas molares:
  • : K (39) + H (1) + C (12) + 3O (16×3) = 100 g/mol
  • : K (39) + Cl (35,5) + 3O (16×3) = 122,5 g/mol
  • : 2K (39×2) + C (12) + 3O (16×3) = 138 g/mol
  • : K (39) + Cl (35,5) = 74,5 g/mol

Passo 5

Agora, vamos relacionar as quantidades de cada gás produzido com as quantidades iniciais dos reagentes.
  1. :
    De acordo com a reação, 2 mols de produzem 1 mol de .
    Portanto, a massa de produzida está relacionada à quantidade de .
  2. :
    A partir da reação do , 2 mols produzem 2 mols de .
    E da decomposição de , 1 mol produz 1 mol de .
    Assim, a quantidade total de depende tanto de quanto de .
  3. :
    Da decomposição de , 2 mols produzem 3 mols de .
    Logo, a quantidade de está ligada à quantidade de .

Passo 6

Vamos converter as massas de gases produzidos em mols usando as massas molares:
  • Massa molar de : 18 g/mol
  • Massa molar de : 44 g/mol
  • Massa molar de : 32 g/mol
Calculando:
  • Mols de :
  • Mols de :
  • Mols de :

Passo 7

Vamos relacionar os mols dos gases com os mols dos reagentes:
  1. Para :
    Portanto, 0,10 mol de são produzidos por:
  2. Para :
    vem tanto da decomposição de quanto de .
    Seja mol de , então:
    Sabemos que:
  3. Para :
    Então, 0,125 mol de são produzidos por:

Passo 8

Agora, vamos converter os mols dos reagentes de volta para gramas:
  1. :
  2. :
  3. :

Passo 9

Finalmente, encontramos a massa de KCl que não reage. Sabemos que a soma das massas dos reagentes é 100 g:
Substituindo os valores encontrados:
Calculando:

Resposta

A composição original da mistura era:
  • de
  • de
  • de
  • de KCl

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