(Química 1, Peruzzo e Canto) O metano, também conhecido como “gás dos pântanos”, é uma substância composta pelos elementos carbono e hidrogênio. Considere os seguintes dados referentes à decomposição de diferentes quantidades desse gás:
| Decomposição de: | metano | → | carbono | + | hidrogênio |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 g de metano | 4 g | 3 g | x | ||
| 8 g de metano | 8 g | 6 g | ? | ||
| 12 g de metano | 12 g | 9 g | ? | ||
| 16 g de metano | 16 g | ? | ? | ||
| 20 g de metano | 20 g | ? | ? | ||
| 100 g de metano | 100 g | ? | ? |
a) Determine o valor de x e explique como chegou a ele.
b) Copie a tabela em seu caderno e determine os valores que devem ser colocados no lugar das interrogações. Explique o raciocínio que você usou para chegar a eles.
c) Com base na tabela devidamente preenchida, pode-se afirmar que a composição do metano, em massa, é de 75% de carbono para 25% de hidrogênio? Explique.
Resolução
a) Segundo a Lei de Lavoisier, em uma reação realizada em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes deve ser sempre igual a soma das massas dos produtos. Assim, na decomposição do gás metano, a soma das massas de carbono e hidrogênio deve ser igual a massa de gás decomposto, logo:
mMETANO = mCARBONO + mHIDROGÊNIO
4 g = 3 g + x
x = 4 g – 3 g
x = 1 g
b) Podemos descobrir as massas de hidrogênio das três primeiras linhas também a partir da Lei de Lavoisier, como mostrado abaixo:
1º experimento
4 g = 3 g + mHIDROGÊNIO
mHIDROGÊNIO = 4 g – 3 g
mHIDROGÊNIO = 1 g
2º experimento
8 g = 6 g + mHIDROGÊNIO
mHIDROGÊNIO = 8 g – 6 g
mHIDROGÊNIO = 2 g
3º experimento
12 g = 9 g + mHIDROGÊNIO
mHIDROGÊNIO = 12 g – 9 g
mHIDROGÊNIO = 3 g
Para descobrir as massas de carbono e de hidrogênio do 4º experimento em diante, podemos utilizar a Lei de Proust. A partir desta lei sabemos que na decomposição de uma substância, os produtos são formados em uma proporção constante de definida. Assim, podemos calcular a proporção entre as massas de carbono e hidrogênio formados, como mostra a seguir:
3 g de carbono / 1 g de hidrogênio = 3
6 g de carbono / 2 g de hidrogênio = 3
9 g de carbono / 3 g de hidrogênio = 3
Assim, temos:
mCARBONO / mHIDROGÊNIO = 3
mCARBONO = 3 ∙ mHIDROGÊNIO
Voltando a lei de Lavoisier, temos:
mMETANO = mCARBONO + mHIDROGÊNIO
mMETANO = (3 ∙ mHIDROGÊNIO) + mHIDROGÊNIO
mMETANO = 4 ∙ mHIDROGÊNIO
mHIDROGÊNIO = mMETANO / 4
Agora podemos calcular as massas de hidrogênio e de carbono nos expeiemrnos 4, 5 e 6, veja:
4º experimento
mHIDROGÊNIO = mMETANO / 4
mHIDROGÊNIO = 16 g / 4
mHIDROGÊNIO = 4 g
mCARBONO = 3 ∙ mHIDROGÊNIO
mCARBONO = 3 ∙ 4 g
mCARBONO = 12 g
5º experimento
mHIDROGÊNIO = mMETANO / 4
mHIDROGÊNIO = 20 g / 4
mHIDROGÊNIO = 5 g
mCARBONO = 3 ∙ mHIDROGÊNIO
mCARBONO = 3 ∙ 5 g
mCARBONO = 15 g
6º experimento
mHIDROGÊNIO = mMETANO / 4
mHIDROGÊNIO = 100 g / 4
mHIDROGÊNIO = 25 g
mCARBONO = 3 ∙ mHIDROGÊNIO
mCARBONO = 3 ∙ 25 g
mCARBONO = 75 g
Tabela completa:
| Decomposição de: | metano | → | carbono | + | hidrogênio |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 g de metano | 4 g | 3 g | 1 g | ||
| 8 g de metano | 8 g | 6 g | 2 g | ||
| 12 g de metano | 12 g | 9 g | 3 g | ||
| 16 g de metano | 16 g | 12 g | 4 g | ||
| 20 g de metano | 20 g | 15 g | 5 g | ||
| 100 g de metano | 100 g | 75 g | 25 g |
c) Sim, o metano é composto por 75% de carbono e 25% de hidrogênio. Basta observar na última linha da tabela preenchida, a qual mostra que a decomposição de 100 g de metano produz 75 g de carbono e 25 g de hidrogênio.
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