O naftaleno (C10H8) conhecido comercialmente como nafta- lina, é uma substância volátil, com um odor desagradável e o seu manuseio pode causar sérias...

Alternativa B - 1, 12, 10, 4.

Introdução

A questão aborda o balanceamento de uma equação química de combustão, especificamente a do naftaleno (C10H8). O balanceamento de equações químicas é um princípio fundamental da Estequiometria, garantindo a conservação da massa e dos átomos, conforme a Lei de Lavoisier. Uma equação balanceada representa as proporções molares corretas entre reagentes e produtos.

Desenvolvimento

O balanceamento de equações químicas consiste em ajustar os coeficientes estequiométricos (os números que precedem as fórmulas das substâncias) de forma que o número de átomos de cada elemento seja igual em ambos os lados da equação (reagentes e produtos). Para reações de combustão de hidrocarbonetos (compostos de carbono e hidrogênio), como o naftaleno, uma estratégia comum é balancear na seguinte ordem:

1. Carbono (C): Primeiro, balanceie os átomos de carbono.
2. Hidrogênio (H): Em seguida, balanceie os átomos de hidrogênio.
3. Oxigênio (O): Por último, balanceie os átomos de oxigênio, que geralmente aparece como O2 puro nos reagentes e em CO2 e H2O nos produtos.

A equação não balanceada fornecida é: C10H8 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)

O enunciado informa uma condição crucial: "o número de mol de gás carbônico é 10". Isso significa que o coeficiente estequiométrico de CO2 na equação balanceada deve ser 10.

Vamos balancear a equação seguindo os passos:

1. Balancear o Carbono (C):

   • No reagente C10H8, temos 10 átomos de Carbono.
   • No produto CO2, temos 1 átomo de Carbono.
   • Para balancear, colocar o coeficiente 10 na frente do CO2.
   • C10H8 (g) + O2 (g) → 10 CO2 (g) + H2O (g)
   • Neste ponto, o coeficiente de C10H8 é 1 por padrão (não é necessário escrever).

2. Balancear o Hidrogênio (H):

   • No reagente C10H8, temos 8 átomos de Hidrogênio.
   • No produto H2O, temos 2 átomos de Hidrogênio.
   • Para balancear, colocar o coeficiente 4 na frente da H2O (pois 4 × 2 = 8).
   • C10H8 (g) + O2 (g) → 10 CO2 (g) + 4 H2O (g)

3. Balancear o Oxigênio (O):

   • Agora, vamos contar os átomos de Oxigênio nos produtos:
     • Em 10 CO2: 10 × 2 = 20 átomos de O.
     • Em 4 H2O: 4 × 1 = 4 átomos de O.
     • Total de O nos produtos = 20 + 4 = 24 átomos de O.
   • No reagente O2, temos 2 átomos de Oxigênio.
   • Para balancear, colocar o coeficiente 12 na frente do O2 (pois 12 × 2 = 24).
   • C10H8 (g) + 12 O2 (g) → 10 CO2 (g) + 4 H2O (g)

A equação devidamente balanceada com os menores coeficientes estequiométricos inteiros é: 1 C10H8 (g) + 12 O2 (g) → 10 CO2 (g) + 4 H2O (g)

Os coeficientes estequiométricos são: 1, 12, 10, 4.

Análise

Vamos comparar os coeficientes obtidos com as alternativas fornecidas:

| Substância | Coeficiente Calculado | Alternativa A | Alternativa B | Alternativa C | Alternativa D | Alternativa E | | :--------- | :-------------------- | :------------ | :------------ | :------------ | :------------ | :------------ | | C10H8 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | | O2 | 12 | 6 | 12 | 12 | 12 | 24 | | CO2 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | | H2O | 4 | 2 | 4 | 2 | 2 | 4 |

• Alternativa A (1, 6, 10, 2): Incorreta. O coeficiente do O2 (6) e do H2O (2) não estão corretos para balancear a equação quando C10H8 é 1 e CO2 é 10.
• Alternativa B (1, 12, 10, 4): Correta. Todos os coeficientes correspondem aos valores calculados e satisfazem a condição de que o coeficiente de CO2 é 10.
• Alternativa C (1, 12, 10, 2): Incorreta. O coeficiente do H2O (2) está incorreto; deveria ser 4 para balancear os 8 átomos de hidrogênio do C10H8.
• Alternativa D (2, 12, 10 e 2): Incorreta. O coeficiente do C10H8 (2) está incorreto em relação à condição de que CO2 seja 10. Se C10H8 fosse 2, CO2 deveria ser 20. Além disso, o H2O (2) está incorreto.
• Alternativa E (2, 24, 10 e 4): Incorreta. Novamente, o coeficiente do C10H8 (2) está incorreto em relação à condição de que CO2 seja 10. Se C10H8 fosse 2, e CO2 fosse 20, então O2 seria 24 (como 20×2 + 8×1 = 48 oxigênios, 48/2 = 24), mas o enunciado exige que CO2 seja 10.

A condição "o número de mol de gás carbônico é 10" é satisfeita pela nossa solução, e os demais coeficientes se ajustam para 1, 12 e 4, respectivamente, sendo os menores inteiros possíveis.

Conclusão

O balanceamento de equações químicas é essencial para compreender as proporções molares em uma reação e aplicar a Lei de Conservação da Massa. Ao seguir a metodologia correta (C, H, O para combustão) e considerando a condição fornecida de que o coeficiente de CO2 é 10, a equação C10H8 (g) + 12 O2 (g) → 10 CO2 (g) + 4 H2O (g) é obtida. A sequência dos menores coeficientes estequiométricos inteiros é 1, 12, 10 e 4.

Alternativa B.