Superóxido de potássio, KO2, é utilizado em equipamentos de respiração em sistemas fechados para remover o dióxido de carbono e a água do ar exalado. A remoção da água gera oxigênio para a respiração pela reação, não balanceada: KO2(s) + H2O(l) → O2(g) + KOH(s). O hidróxido de potássio remove o dióxido de carbono do equipamento pela reação: KOH(s) + CO2(g) → KHCO3(s). Qual a massa, em gramas, de superóxido de potássio necessária para gerar 50g de bicarbonato de potássio? Dados: K = 39 u; H = 1 u; O = 16 u

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A pergunta fala sobre o superóxido de potássio (KO₂) e como ele é usado para remover dióxido de carbono e água em sistemas fechados. Queremos descobrir quantos gramas de KO₂ são necessários para gerar 50g de bicarbonato de potássio (KHCO₃). Para isso, vamos precisar saber sobre reações químicas, massas molares e cálculos estequiométricos.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar para as reações químicas que estão acontecendo:
  1. Remoção da água e geração de oxigênio:
    KO2(s) + H2O(l) O2(g) + KOH(s)
  2. Remoção do dióxido de carbono:
    KOH(s) + CO2(g) KHCO3(s)
Nosso objetivo final está na segunda reação, onde a KOH reage com o CO₂ para formar KHCO₃.

Passo 3

Vamos balancear as equações para ter certeza de que está tudo certinho. Olhando para a segunda reação:
KOH(s) + CO2(g) KHCO3(s)
Ela já está balanceada, pois temos 1 átomo de K, 1 de C, 3 de O e 1 de H de cada lado. Então, podemos seguir para o próximo passo.

Passo 4

Agora, vamos calcular as massas molares das substâncias envolvidas usando os dados fornecidos:
  • K (Potássio): 39 u
  • H (Hidrogênio): 1 u
  • O (Oxigênio): 16 u
Massa molar de KO₂:
K + 2 times O = 39 + 2 times 16 = 71 , g/mol
Massa molar de KHCO₃:
K + H + C + 3 times O = 39 + 1 + 12 + 3 times 16 = 100 , g/mol

Passo 5

Vamos descobrir quantas moles de KHCO₃ correspondem a 50g:
mo<=s de KHCO3 = massamassa molar = 50 , g100 , g/mol = 0,5 , mol

Passo 6

Agora, olhamos para a relação entre KO₂ e KHCO₃ nas reações. Pela primeira reação, cada mol de KO₂ gera 1 mol de KOH, que por sua vez gera 1 mol de KHCO₃ na segunda reação. Portanto, a relação é de 1:1.
Então, para 0,5 mol de KHCO₃, precisamos de 0,5 mol de KO₂.

Passo 7

Finalmente, calculamos a massa de KO₂ necessária:
massa de KO2 = mo<=s times massa molar = 0,5 , mol times 71 , g/mol = 35,5 , g

Resposta

São necessários 35,5 gramas de superóxido de potássio (KO₂) para gerar 50 gramas de bicarbonato de potássio (KHCO₃).

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