(ITA 2005 - ADAPTADA)
Vidro de janela pode ser produzido por uma mistura de óxido de silício, óxido de sódio e óxido de cálcio, nas seguintes proporções (% m/m): 75, 15 e 10, respectivamente. Os óxidos de cálcio e de sódio são provenientes da decomposição térmica de seus respectivos carbonatos. Para produzir 1,00 kg de vidro, quais são as massas de óxido de silício, carbonato de sódio e carbonato de cálcio que devem ser utilizadas, respectivamente?
Dados: massas molares (em g/mol): Na = 23, Ca = 40, O = 16, C = 12.
750 g, 150 g e 100 g
750 g, 256,5 g e 178,5 g
750 g, 352,6 g e 146,7 g
653,9 g, 134,0 g e 285,3 g
569,0 g, 259,6 g e 285,3 g
Gabarito:
750 g, 256,5 g e 178,5 g
Sendo a proporção de 75:15:10, temos que a fração de:
oxido de silício (SiO2) é 75/(75+15+10) = 0,75
oxido de sódio (Na2O) é 15/(75+15+10) = 0,15
oxido de cálcio (CaO) é 10/(75+15+10) = 0,10
Assim, em 1 kg de vidro devemos ter:
massa de SiO2 igual a 0,75*1 kg = 750 g
massa de Na2O igual a 0,15*1 kg = 150 g
massa de CaO igual a 0,10*1 kg = 100 g
Sabendo que os oxidos de sódio e cálcio provém das decomposições de seus carbonatos, temos:
Na2CO3 -----> Na2O + CO2 (*)
CaCO3 -----> CaO + CO2
Assim, em ambas as reações para cada mol de oxido formado, são consumidos um mol de carbonato.
Logo, fazendo uma regra de três, temos as massas m e m' de carbonatos necessários para a produção do vidro:
1ª)
150 g de Na2O está para m, assim como
62 g de Na2O está para 106 g de Na2CO3 (massas molares)
Resolvendo, temos que m = 256,5 g
2ª)
100 g de CaO está para m', assim como
56 g de CaO está para 100 g de CaCO3 (massas molares)
Resolvendo, temos que m' = 178,5 g
(*): O carbonato de sódio não se decompõe termicamente, na verdade, ele sofre fusão.