O ozônio pode ser removido do ar fazendo-se o ar passar por ...

Tema Central da Questão: Esta questão avalia o conhecimento sobre reações químicas de oxirredução e estequiometria, especificamente na reação do ozônio (O₃) com iodeto de sódio (NaI). A compreensão correta deste tipo de reação é fundamental na química ambiental, já que o ozônio é um poluente atmosférico importante.

Resumo Teórico: Na reação apresentada, o ozônio reage com o iodeto de sódio e água para formar oxigênio, iodo e hidróxido de sódio. Esta é uma reação típica de oxirredução, onde o ozônio atua como um agente oxidante, convertendo o iodeto (I^-) em iodo molecular (I₂). Para resolver a questão, é essencial balancear a equação química corretamente.

Justificativa da Alternativa Correta (Alternativa C): Para determinar quantos gramas de NaI são necessários para reagir com 0,02 mol de O₃, primeiro balanceamos a equação. A equação balanceada é O₃ + 2NaI + H₂O → O₂ + I₂ + 2NaOH.

Com a equação balanceada, vemos que 1 mol de O₃ reage com 2 mols de NaI. Portanto, 0,02 mol de O₃ reagirá com 0,04 mol de NaI.

A massa molar do NaI é aproximadamente 150 g/mol. Assim, a massa de NaI necessária é 0,04 mol x 150 g/mol = 6 g. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

Análise das Alternativas Incorretas:

• A (12): Esta resposta assume incorretamente que a razão molar entre O₃ e NaI é 1:1, o que não é o caso.
• B (10): Similarmente, esta alternativa também é baseada em um cálculo errôneo da razão estequiométrica.
• D (4): Esta quantidade de NaI é insuficiente para reagir completamente com 0,02 mol de O₃.
• E (3): Este valor é muito baixo e mostra uma possível confusão com a quantidade de NaI necessária.

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1 - Balancear a equação:

O3 (g) + 2NaI (aq) + H2O (l) → O2 (g) + I2 (s) + 2NaOH (aq)

2 - Relação molar entre o O3 e o NaI é de 1:2. Uma vez que deseja-se remover 0,02 mols de O3:

1 mol de O3 -------------- 2 mols de NaI

0,02 mols de O3 -------- x

x = 0,04 mols de NaI.

Logo, são necessários 0,04 mols de NaI para remover 0,02 mols de O3.

3 - Sabendo-se a quantidade de mols de NaI necessária para remover 0,02 mols de O3 é possível converter para a massa de NaI necessária utilizando a relação molar:

n = m/MM --------> m = n x MM

onde,

n é o número de mols de NaI (0,04 mols)

MM é a massa molar de NaI (aprox. 150 g/mol)

4 - Logo, a massa de NaI necessária para remover 0,02 mols de O3 é de aproximadamente:

m = 0,04 mols x 150 g/mol

m = 6,0g

Obs: pode ser que apareça uma dúvida quando estiver refazendo a questão sozinho: Por que não se utilizou a massa molar do oxônio?

Resposta: como estamos interessados em saber a quantidade de iodeto necessária para reagir com uma quantidade específica de O3, a relação estequiométrica entre essas duas substâncias (na equação balanceada) nos permite determinar essa quantidade de NaI necessária com base na quantidade de mols de O3. Em outras palavras, como já sabemos a quantidade de mols de O3, pode-se utilizar diretamente a relação molar da equação balanceada para encontrar a quantidade de NaI necessária.

A massa de O3 somente seria necessária se fosse o caso de converter uma massa de O3 em mols, mas, novamente, já tem-se a quantidade de mols necessária!