Exercícios: A equação química e o seu acerto

Ao acender um bico de gás do fogão da cozinha, o metano ($\text{CH}_4$) reage com o oxigénio do ar e transforma-se em dióxido de carbono e vapor de água. O esquema mostra os corpúsculos de cada substância:

Indica quais são os reagentes e quais são os produtos desta reação.

Completa a frase com as palavras que faltam: «Numa equação química, as substâncias que se transformam chamam-se $\dots$ e escrevem-se à $\dots$ da seta; as substâncias novas que se formam chamam-se $\dots$ e escrevem-se à $\dots$».

Lê com atenção a equação $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$ e explica por palavras tuas o que ela indica: quantas moléculas de cada substância reagem e quantas moléculas se formam.

O que significa o índice $2$ em $\text{H}_2$? E o coeficiente $2$ que aparece à frente em $2\ \text{H}_2\text{O}$? Explica por palavras tuas a diferença entre índice e coeficiente.

A Nadia diz: «Ao queimar um papel desaparece matéria, porque as cinzas pesam muito menos do que o papel original». Terá razão? Justifica a tua resposta pensando em todas as substâncias que intervêm e se formam, incluindo os gases.

Por que razão é necessário acertar as equações químicas antes de as utilizar? Indica a lei em que se baseia o acerto e explica-a com uma frase simples sobre o que acontece aos átomos numa reação.

Conta os átomos de hidrogénio e de oxigénio que existem em cada membro da equação $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, representada com corpúsculos na figura, e diz, sem a alterares ainda, se está acertada ou não. Justifica a tua resposta.

Acerta por tentativa a equação de formação da água: $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$. Escreve os coeficientes necessários para cada substância.

O gás natural de muitas casas é o metano. Acerta por tentativa a sua combustão: $\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Indica os coeficientes pela ordem em que surgem as substâncias.

O amoníaco é fabricado na indústria a partir de azoto e hidrogénio e é depois utilizado na produção de fertilizantes. Acerta a equação: $\text{N}_2 + \text{H}_2 \rightarrow \text{NH}_3$.

O magnésio dos archotes e dos fogos de artifício arde com uma luz branca muito intensa, formando-se óxido de magnésio. Acerta a equação: $\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow \text{MgO}$.

Quando o ferro se oxida completamente forma-se óxido de ferro(III). Acerta a equação: $\text{Fe} + \text{O}_2 \rightarrow \text{Fe}_2\text{O}_3$. Verifica depois contando os átomos de cada elemento em ambos os membros.

Quantos átomos de cada elemento existem no total em $3\ \text{CO}_2$? E em $2\ \text{H}_2\text{O}$? A figura mostra essas moléculas:

Explica como se contam os átomos quando uma fórmula tem um coeficiente à frente.

Num recipiente fechado queimam-se completamente $12\ \text{g}$ de carbono com $32\ \text{g}$ de oxigénio, formando-se dióxido de carbono. O esquema representa o recipiente fechado antes e depois da reação:

Que massa de dióxido de carbono se obtém? Em que lei te baseias para o afirmar sem necessidade de a pesar?

A equação acertada da combustão do metano é $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$. Se reagirem $5$ moléculas de metano:

1. a) Quantas moléculas de oxigénio são consumidas?
2. b) Quantas moléculas de dióxido de carbono e quantas de água se formam?

Para «acertar» a equação $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, um aluno altera o produto e escreve $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2$. Explica por que razão este truque não é permitido: que substância é na verdade o $\text{H}_2\text{O}_2$ e o que significa alterar um índice numa fórmula.

O butano das botijas de gás, $\text{C}_4\text{H}_{10}$, arde com o oxigénio do ar e forma dióxido de carbono e água.

1. a) Acerta a equação: $\text{C}_4\text{H}_{10} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$.
2. b) Verifica, contando os átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio em ambos os membros, que o teu acerto cumpre a conservação dos átomos.

Num recipiente fechado, $10\ \text{g}$ de uma substância A reagem completamente com $5\ \text{g}$ de uma substância B, obtendo-se $12\ \text{g}$ de uma substância C juntamente com uma certa massa de uma substância D. O esquema resume as massas conhecidas:

1. a) Que massa de D se formou?
2. b) Justifica o cálculo enunciando a lei que aplicaste.

Colocamos uma vela acesa sobre uma balança de precisão em duas situações:

1. a) Ao ar livre: a balança marca cada vez menos à medida que a vela se consome.
2. b) Dentro de uma campânula de vidro hermética: a indicação quase não se altera.

A figura mostra as duas montagens:

Explica os dois resultados usando a lei de conservação da massa e justifica se em algum dos casos «desaparece» realmente matéria.

A água oxigenada da caixa de primeiros socorros, $\text{H}_2\text{O}_2$, decompõe-se lentamente em água e oxigénio.

1. a) Acerta a equação: $\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$.
2. b) O frasco de água oxigenada indica que deve ser guardado bem fechado e em local fresco e escuro. Relaciona estas instruções com a reação anterior e explica o que aconteceria se não fossem seguidas.

A fina camada que protege da corrosão as peças de alumínio de um avião forma-se quando o metal reage com o oxigénio do ar.

1. a) Acerta a equação: $\text{Al} + \text{O}_2 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3$.
2. b) Explica por que razão, ao acertar por tentativa, convém começar por um elemento que aparece numa única substância em cada membro da seta.

A equação acertada da formação da água é $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. Alguém propõe dividir todos os coeficientes por dois e escrever $\text{H}_2 + \frac{1}{2}\ \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$.

1. a) A conservação dos átomos continuaria a ser cumprida?
2. b) Que problema existe em falar de «meia molécula» de oxigénio?
3. c) Justifica por que razão, por convenção, os coeficientes de uma equação acertada são números inteiros e os menores possíveis.

Explica, usando o modelo corpuscular, o que acontece exatamente com os átomos numa reação química: o que sucede aos átomos dos reagentes, por que razão o seu número total não muda e em que difere uma reação química de uma simples mistura de substâncias. Ilustra a tua explicação com a reação do hidrogénio com o oxigénio para formar água, representada com corpúsculos na figura:

Alguns foguetes usam hidrogénio como combustível, que arde com oxigénio e forma vapor de água.

1. a) Escreve a equação da reação e acerta-a.
2. b) Se num teste em terra reagirem $100$ moléculas de hidrogénio, quantas moléculas de oxigénio são consumidas e quantas de água se formam?
3. c) Quantos átomos de hidrogénio existem no total antes da reação? E depois? Relaciona a tua resposta com a lei de conservação.