Exercícios: Lei da conservação da massa (Lavoisier)

Completa a frase com as palavras em falta: «Em qualquer reação química, a massa total dos $\dots$ é igual à massa total dos $\dots$: a massa não se cria nem se $\dots$, apenas se transforma».

A Lúcia pesa num copo fechado duas soluções: antes de as misturar, a balança marca $185\ \text{g}$. Ao juntá-las surge um precipitado branco. A figura mostra o copo fechado sobre a balança, antes e depois de misturar.

Quanto marcará a balança depois da reação? Justifica a tua resposta com base na lei de Lavoisier.

Deixamos uma vela acesa sobre uma balança, ao ar livre, e vemos que a leitura vai diminuindo pouco a pouco, como mostra a figura.

Significa isso que se está a destruir matéria? Para onde vai a massa que a balança já não deteta?

Numa reação, $12\ \text{g}$ de carbono combinam-se exatamente com $32\ \text{g}$ de oxigénio, sem que sobre nada, como mostra o esquema.

Que massa de dióxido de carbono se forma?

Ao aquecer $10\ \text{g}$ de cobre na presença de ar formam-se $12,5\ \text{g}$ de óxido de cobre, como mostra o esquema.

Por que razão o óxido pesa mais do que o cobre de onde provém? Que massa de oxigénio se combinou?

Quando cozinhamos com gás butano, a garrafa perde massa pouco a pouco. Significa que a matéria desaparece? Explica onde está a massa que a garrafa perde.

Um cubo de gelo de $30\ \text{g}$ derrete-se por completo dentro de um copo bem tapado. Quanto pesará a água líquida resultante? Ocorreu uma reação química? Justifica as tuas respostas.

O Marcos prepara um bolo: a massa crua pesa $800\ \text{g}$ e, ao tirá-lo do forno, o bolo pesa $750\ \text{g}$. O que aconteceu aos $50\ \text{g}$ que faltam? Essa matéria foi destruída?

Dissolvemos uma pastilha efervescente de $4\ \text{g}$ num copo aberto com $150\ \text{g}$ de água. Quando termina a efervescência, o copo com o seu conteúdo pesa $152\ \text{g}$. A figura mostra o copo aberto sobre a balança.

1. a) Que massa de gás escapou para o ar?
2. b) Quanto pesaria o conjunto se a experiência tivesse sido realizada num recipiente fechado?

Uma fita de magnésio de $6\ \text{g}$ arde no ar e recolhem-se $10\ \text{g}$ de óxido de magnésio em pó.

1. a) Que massa de oxigénio do ar se combinou com o magnésio?
2. b) Se queimássemos $12\ \text{g}$ de magnésio com oxigénio em excesso, que massa de óxido obteríamos?

Dentro de uma campânula de vidro hermética existem $250\ \text{g}$ de ar e uma vela de $20\ \text{g}$. Acendemo-la e, passado algum tempo, a vela pesa $14\ \text{g}$. A figura mostra a campânula fechada.

1. a) Qual é a massa total do conteúdo da campânula nesse momento?
2. b) Em quanto aumentou a massa do ar misturado com os gases produzidos?

Num copo fechado misturamos $100\ \text{g}$ de uma solução com $50\ \text{g}$ de outra e forma-se um precipitado sólido de $8\ \text{g}$.

1. a) Qual é a massa total do conteúdo do copo após a reação?
2. b) Se depois filtrarmos e retirarmos o precipitado seco, que massa resta no líquido?

Um prego de ferro de $28\ \text{g}$ é deixado ao ar livre e, quando fica completamente oxidado, o óxido de ferro formado tem a massa de $40\ \text{g}$.

1. a) Que massa de oxigénio se fixou a partir do ar?
2. b) Exprime essa massa de oxigénio em miligramas.

Num fogareiro de campismo queimam-se $58\ \text{g}$ de butano consumindo $208\ \text{g}$ de oxigénio do ar.

1. a) Que massa total de produtos (dióxido de carbono e vapor de água) se forma?
2. b) Se a água produzida for de $90\ \text{g}$, que massa de dióxido de carbono foi emitida?

Um frasco aberto contém $200\ \text{g}$ de água oxigenada, que se decompõe lentamente libertando oxigénio gasoso. Quando a decomposição termina, restam $184\ \text{g}$ de água.

1. a) Que massa de oxigénio escapou do frasco?
2. b) Explica por que razão este resultado não contraria a lei da conservação da massa.

O depósito de uma moto perde $5\ \text{kg}$ de gasolina numa viagem, mas pelo tubo de escape saem $22\ \text{kg}$ de gases.

1. a) De onde surge a massa adicional expelida pelo tubo de escape?
2. b) Calcula a massa de oxigénio do ar que participou na combustão.

Num forno de cal aquecem-se $100\ \text{kg}$ de calcário e obtêm-se $56\ \text{kg}$ de cal viva.

1. a) Um operador afirma: «Perdeu-se massa, pelo que Lavoisier estava errado». Explica-lhe por que razão isso não é verdade.
2. b) Calcula a massa de dióxido de carbono que saiu pela chaminé.
3. c) Como repetirias a experiência para verificar a lei da conservação da massa de forma direta?

Lavoisier aqueceu mercúrio durante doze dias numa retorta (um recipiente de vidro fechado) que continha ar. O mercúrio cobriu-se de um pó vermelho e a sua massa aumentou, enquanto o ar do interior perdeu uma parte do seu volume. A figura mostra a retorta fechada.

1. a) Por que razão aumentou a massa do mercúrio?
2. b) De onde veio a massa que ele ganhou?
3. c) Explica por que razão a massa total da retorta fechada não se alterou durante a experiência.

Planifica uma atividade experimental com uma garrafa, um balão de festa, vinagre e bicarbonato de sódio para demonstrar a lei da conservação da massa mesmo quando na reação se liberta um gás. Descreve a montagem passo a passo, prevê o que marcará a balança antes e depois da reação e indica dois erros experimentais que poderiam comprometer a verificação.

Um toro de madeira de $2\ \text{kg}$ arde na lareira e, ao apagar-se o fogo, restam apenas $100\ \text{g}$ de cinzas.

1. a) Significa isso que desapareceram $1,9\ \text{kg}$ de matéria?
2. b) Explica que produtos se formaram e onde estão agora.
3. c) O que terias de medir para verificar que a massa se conserva?

Aquecemos sobre uma balança um rolo de palha de aço de $50\ \text{g}$ até arder; o resíduo restante pesa $68\ \text{g}$. A figura mostra a balança antes e depois de arder.

1. a) A massa aumentou ou diminuiu? De onde surgiu a diferença?
2. b) Prevê o que marcaria a balança se pudéssemos pesar também o ar que reagiu.
3. c) Explica por que razão esta experiência de «ganho» de massa confirma a lei de Lavoisier da mesma forma que as experiências de «perda».

Numa nave espacial selada, um astronauta consome cerca de $840\ \text{g}$ de oxigénio por dia e expira cerca de $1000\ \text{g}$ de dióxido de carbono e cerca de $400\ \text{g}$ de vapor de água.

1. a) A massa do que expira é superior à do oxigénio que respira: de onde vem a diferença?
2. b) A massa total da nave com todo o seu conteúdo altera-se? Justifica.
3. c) Se a massa se conserva, por que razão é necessário um sistema que purifique o ar da cabina?

Um grupo de alunos verifica a conservação da massa numa reação de precipitação e regista: massa antes de misturar, $164,8\ \text{g}$; massa depois, $164,6\ \text{g}$.

1. a) Estes dados refutam a lei de Lavoisier?
2. b) Calcula a diferença entre as duas medições e exprime-a em miligramas.
3. c) Indica duas causas experimentais possíveis para essa pequena discrepância.

Numa festa, uma vela de faíscas de $80\ \text{g}$ arde por completo e o resíduo sólido que fica na haste pesa $52\ \text{g}$.

1. a) Que massa perdeu a vela de faíscas ao arder?
2. b) Um amigo diz: «Como perdeu massa, aqui não se cumpre a lei da conservação da massa». Corrige-o.
3. c) Que papel desempenha o oxigénio do ar na massa dos fumos libertados?