Exercícios: O modelo atómico-molecular

Complete a frase com as palavras que faltam: «Segundo o modelo atômico-molecular, toda a matéria é formada por $\dots$. Estes se agrupam formando $\dots$ e, numa reação química, não desaparecem: apenas se $\dots$ para dar substâncias novas».

A fórmula da água é $H_2O$. A figura mostra o modelo de esferas dela.

1. a) Quantos átomos de hidrogênio tem uma molécula de água?
2. b) Quantos átomos de oxigênio?
3. c) Quantos átomos há no total na molécula?

A fórmula do dióxido de carbono é $CO_2$. Indique quais elementos formam a sua molécula e quantos átomos de cada elemento existem nela.

Relacione cada símbolo químico com o respectivo elemento: $H$, $O$, $C$ e $N$, com os nomes hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio.

Observe a figura:

Explique a diferença entre escrever $O_2$ e escrever $2\ O$: quantos átomos de oxigênio existem em cada caso e como estão (ligados ou soltos)?

Queremos construir um modelo da molécula de água com massinha de modelar: usamos esferas vermelhas para os átomos de oxigênio e esferas brancas para os de hidrogênio.

1. a) De quantas esferas de cada cor você precisa para uma molécula de água?
2. b) Descreva como as esferas estariam ligadas.

Na formação da água, duas moléculas de hidrogênio ($2\ H_2$) reagem com uma molécula de oxigênio ($O_2$) e formam-se duas moléculas de água ($2\ H_2O$), como mostra o esquema corpuscular.

Conte os átomos de hidrogênio e de oxigênio antes e depois da reação. Desapareceu algum átomo?

Quando o gelo derrete, as moléculas continuam sendo $H_2O$; quando a água se decompõe com corrente elétrica, surgem $H_2$ e $O_2$. A figura mostra as partículas nos dois processos.

Explique com o modelo atômico-molecular qual das duas transformações é química e por quê.

Calcule com atenção:

1. a) Quantos átomos de hidrogênio e de oxigênio existem em $3\ H_2O$?
2. b) Quantos átomos de carbono e de oxigênio existem em $5\ CO_2$?

A fórmula da amônia é $NH_3$.

1. a) Quantos átomos existem em uma molécula de amônia?
2. b) Quantos átomos de cada elemento existem em $2\ NH_3$?

A combustão do metano se escreve assim: $CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O$. O esquema representa as moléculas antes e depois.

Conte os átomos de cada elemento antes e depois da reação e verifique que eles se conservam.

Num modelo de esferas, as pretas são átomos de carbono, as brancas de hidrogênio e as vermelhas de oxigênio. Uma esfera preta ligada a quatro brancas representa o metano, $CH_4$.

1. a) Que molécula representa uma esfera preta ligada a duas vermelhas?
2. b) Descreva com esferas deste modelo a molécula de água.

No ar, as moléculas de $N_2$ e de $O_2$ estão soltas e misturadas; na água, os átomos de hidrogênio e de oxigênio estão ligados formando moléculas $H_2O$, como mostra a figura.

Explique com o modelo atômico-molecular a diferença entre uma mistura e um composto.

Explique, usando o modelo atômico-molecular, por que a massa se conserva em uma reação química (lei de Lavoisier): o que acontece com os átomos durante a reação e o que ocorre com a massa deles?

A água é $H_2O$ e a água oxigenada é $H_2O_2$. A figura mostra o modelo de ambas as moléculas.

1. a) Contêm os mesmos elementos?
2. b) São a mesma substância?
3. c) Relacione a sua resposta com a lei das proporções definidas.

Ao ferver água, as moléculas $H_2O$ se separam umas das outras, mas não se quebram.

1. a) Por que o vapor continua sendo água?
2. b) O que teria de acontecer com as moléculas para que o vapor deixasse de ser água?

A formação da água é representada assim: $2\ H_2 + O_2 \rightarrow 2\ H_2O$.

1. a) Quantas moléculas existem antes e depois da reação?
2. b) Quantos átomos de cada tipo existem antes e depois?
3. c) Use o modelo atômico-molecular para justificar a lei de conservação da massa.

Ao queimar uma fita de magnésio no ar, o óxido que se forma pesa mais do que a fita original.

1. a) Explique esse aumento de massa com o modelo atômico-molecular.
2. b) Preveja o que aconteceria com a massa total se pudéssemos pesar também todo o ar que participou da reação.

Ao fazer passar corrente elétrica pela água, ela se decompõe: $2\ H_2O \rightarrow 2\ H_2 + O_2$. A figura mostra o dispositivo do experimento.

1. a) Conte os átomos de cada elemento antes e depois.
2. b) No experimento, recolhe-se o dobro do volume de hidrogênio em relação ao oxigênio: relacione esse fato com o número de moléculas de cada gás que se forma.
3. c) A massa se conserva nessa decomposição? Justifique.

A síntese industrial da amônia escreve-se: $N_2 + 3\ H_2 \rightarrow 2\ NH_3$.

1. a) Crie um modelo com esferas (escolha uma cor para cada elemento) que represente esta reação, antes e depois.
2. b) Verifique, contando átomos no seu modelo, que a conservação da massa é respeitada.
3. c) Quantas moléculas de amônia se formam para cada molécula de nitrogênio?

Um aluno escreve em seu caderno a combustão do metano assim: $CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$.

1. a) Conte os átomos de cada elemento nos dois lados da seta.
2. b) O esquema respeita a lei de conservação da massa?
3. c) Corrija a escrita para que os átomos fiquem certos e explique o que você alterou.

A formação do óxido de ferro pode ser escrita assim: $4\ Fe + 3\ O_2 \rightarrow 2\ Fe_2O_3$. O esquema representa os átomos antes e depois.

1. a) Conte os átomos de ferro e de oxigênio antes e depois.
2. b) Um portão velho de ferro muito enferrujado pesa mais do que quando era novo: explique esse fato com o modelo atômico-molecular.
3. c) De onde vieram os átomos que fazem aumentar a massa dele?

O modelo atômico-molecular permite explicar as duas leis das reações químicas que você estudou.

1. a) Explique com o modelo a lei de conservação da massa: por que a massa não muda se os átomos não desaparecem e cada tipo de átomo tem sempre a mesma massa?
2. b) Explique com o modelo a lei das proporções definidas: por que um composto tem sempre a mesma proporção em massa se a sua fórmula é sempre a mesma?