A reação de combustão de um dos componentes do gás de cozinha, o gás butano, pode ser representada pela seguinte equação química não balanceada: C4 H10(g) + O2(g) → CO2(g) + H2 O(l). Considerando que o volume molar de um gás ideal, nas CNTP é 22.4 L/mol, é correto afirmar:

Para a resolução dessa questão é importante entender as relações numéricas envolvidas na reação apresentada. Dessa forma, analisemos as alternativas:

A) CORRETA – Para saber a quantidade de mols de oxigênio necessária para reagir com 2 mols de C₄H₁₀ é preciso primeiramente balancear a equação. Essa equação pode ser balanceada pelo método de tentativas, uma vez que é uma equação simples. Sendo assim, é possível seguir a “regra do macho", que sugere uma ordem a ser seguida no balanceamento, em que se inicia pelo metal, seguido por ametal, carbono, hidrogênio e oxigênio, respectivamente. Logo, iniciando o balanceamento pelo carbono, como são 4 carbonos no reagente (C₄H₁₀), basta colocar um 4 na frente do CO₂ no produto. Para balancear o hidrogênio, como são 10 no reagente (C₄H₁₀), basta colocar um 5 na frente do H₂O. Por fim, para balancear o oxigênio, como são 13 no produto, pode-se colocar um 13/2 na frente do O₂:

1 C₄H_10(g) + 13/2 O_2(g) → 4 CO_2(g) + 5 H₂O_(l)

Com as informações em mol obtidas pela equação, sabe-se que 1 mol de C₄H₁₀ reage com 13/2 mols de O₂. Para saber quantos mols de O₂ reagem com 2 mols de C₄H₁₀ basta multiplicar 13/2 por 2, que é igual a 13. Logo, a afirmação está correta.

B) ERRADA – De acordo com a Lei de Proporções Definidas, a relação entre as massas das substâncias presentes na reação é sempre a mesma. Dessa forma, dobrando-se as massas dos gases butano e oxigênio, as massas de CO₂ e de água aumentarão duas vezes cada.

C) ERRADA – De acordo com a equação balanceada mostrada na alternativa A, 1 mol de C₄H₁₀ produz 5 mols de H₂O. A partir das massas molares (MM) é possível passar essa informação para gramas:
MM (C₄H₁₀) = (4 ∙ 12 + 10 ∙ 1) g = 58 g
MM (H₂O) = (2 ∙ 1 + 16) g = 18 g
Dessa forma, sabe-se que em 1 mol de C₄H₁₀ tem-se 58 g, que, de acordo com a reação, produz 5 mols de H₂O, ou, 5 ∙ 18 g = 90 g. Logo, a queima de 58 g de C₄H₁₀ produz 90 g de água.

D) ERRADA – De acordo com a equação balanceada mostrada na alternativa A, 1 mol de C₄H₁₀ reage com 13/2 mols de O₂. Sabe-se que nas CNTP, em 1 mol de gás ideal há 22,4 L. Como em 1 mol de C₄H₁₀ há 58 g, para saber quantos litros de O₂ são necessários para reagir com 232 g de C₄H₁₀ basta realizar uma regra de três simples:
58 g de C₄H₁₀  ^{reage com}  13/2 ∙ 22,4 L de O₂
       232           ----------        X
X = 232 ∙ 13/2 ∙ 22,4/58 = 2 ∙ 13 ∙ 22,4 = 582,4 L de O₂.
Sendo assim, são utilizados 582,4 L de gás oxigênio nas CNTP na queima de 232 g de butano.

Gabarito do Professor: Letra A.