Questão 5

ITA 2022

Química

(ITA - 2022 - 2ª fase)

Na reação conhecida como "cão que late", uma mistura de óxido nitroso e dissulfeto de carbono entra em combustão, gerando um clarão azulado e um som parecido com "woof" ou "uulsh". Considerando uma combustão completa e que todo o enxofre gerado se encontra na forma de sólido S₈:

a) escreva a reação química balanceada dessa reação.

b) determine o valor numérico do volume de gás gerado (em litros) para cada 304 g de dissulfeto de carbono que reagiu de forma estequiométrica. Considere a pressão igual a 10⁵ Pa e a temperatura de 300 K.

c) calcule o valor numérico da massa de enxofre sólido (em g) gerado considerando a mesma quantidade de dissulfeto de carbono do item (b).

Dados:

massas molares (em g.mol^-1): C = 12 ; N = 14 ; O = 16 ; S = 32

constante dos gases ideais: R = 8,31 J⋅K⁻¹⋅mol⁻¹

Gabarito:

Resolução:

a) 8 N₂O + 4 CS₂ → S₈ + 8 N₂ + 4 CO₂

• Cálculo das massas molares:

$N_{2}O:$
$MM_{(N_{2}O)} = 2 x MM_{(N)} + MMo$
$MM_{(N_{2}O)} = 2 x 14 gcdot mol^{-1} + 16 gcdot mol^{-1}$
$MM_{(N_{2}O)} = 44 gcdot mol^{-1}$

$N_{2}:$
$MM_{(N_{2})} = 2 x MM_{(N)}$
$MM_{(N_{2})} = 2 x 14 g cdot mol^{-1}$
$MM_{(N_{2})} = 28 g cdot mol^{-1}$

$S_{8}:$
$MM_{(S_{8})} = 8 x MM_{(S)}$
$MM_{(S_{8})} = 8 x 32 g cdot mol^{-1}$
$MM_{(S_{8})} = 256 g cdot mol^{-1}$

$CS_{2}:$
$MM_{(CS_{2})} = 2 x MM_{(S)} + MM_{(C)}$
$MM_{(CS_{2})} = 2 x 32 g cdot mol^{-1} + 12 g cdot mol^{-1}$
$MM_{(CS_{2})} = 76 g cdot mol^{-1}$

$CO_{2}:$
$MM_{(CO_{2})} = MM_{(C)} + MM_{(O)}$
$MM_{(CO_{2})} = 12 g cdot mol^{-1} + 2 x 16 g cdot mol^{-1}$
$MM_{(CO_{2})} = 44 g cdot mol^{-1}$

	8 N₂O	4 CS₂	S₈	8 N₂	4 CO₂
estequiometria:	8 x 44g	4 x 76g	8 x 32g	8 x 28g	4 x 44g
reação (m):		304g	256g	224g	176g
reação (n):		4 mol	1 mol	8 mol	4 mol

Os gases formados na reação são o N₂ e o CO₂. Portanto, a quantidade de matéria de gás formado pela reação de 304g de CS₂ é 12 mol

• Cálculo do volume ocupado por 12 mol de gás:

$pV = nRT$
$V = frac{nRT}{p}$
$V = frac{12 mol cdot 8,31 m^{3}cdot Pa cdot k^{-1} cdot mol^{-1} cdot 300 K}{10^{5} Pa}$
$V = 0,299 m^{3}$

Entretanto, o volume deve ser calculado em litros.

$1 L = 1 dm^{3} = 1 x 10^{-3} m^{3}$

Portanto,

$1 L - 10^{-3} m^{3}$
$v - 0,299 m^{3}$

${color{Red} v = 299 dm^{3}}$
${color{Red} v = 299 L}$

	8 N₂O	4 CS₂	S₈	8 N₂	4 CO₂
estequiometria:	8 x 44g	4 x 76g	8 x 32g	8 x 28g	4 x 44g
reação (m):		304g	256g	224g	176g
reação (n):		4 mol	1 mol	8 mol	4 mol

Pela proporção estequiométrica do item B, 4 mol de CS₂ (304g) forma 1 mol de S₈. Portanto, a massa de S₈ formada por 304g de CS₂ é 8 x 32g = 256g

Questão 5

ITA 2022

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