Em uma aula prática no laboratório, um estudante realizou o mesmo experimento três vezes, de acordo com esta reação química: X + Y → Z + W. No primeiro experimento, ele utilizou 2,4 g da substância X e 7,6 g da substância Y, o que produziu 9 g de Z e 1 g de W. Na segunda vez em que realizou o experimento, ele utilizou 7,2 g da substância X e 22,8 g da substância Y, produzindo 27 g de Z e 3 g de W. Ao realizar o terceiro experimento, utilizando um aumento de massa igual ao dobro do segundo experimento, o estudante obteve como produtos 54 g de Z e 6 g de W. Desse modo, qual é a massa de X utilizada?

Alternativa D

Para resolver esta questão, utilizaremos a Lei de Lavoisier (Conservação das Massas) e a relação de proporcionalidade entre os experimentos.

Análise dos Dados

Primeiro, vamos verificar a consistência das massas nos experimentos descritos:

• Experimento 1:
• Reagentes: $2,4\,\text{g} + 7,6\,\text{g} = 10\,\text{g}$
• Produtos: $9\,\text{g} + 1\,\text{g} = 10\,\text{g}$
• Massa conservada.
• Experimento 2:
• Reagentes: $7,2\,\text{g} + 22,8\,\text{g} = 30\,\text{g}$
• Produtos: $27\,\text{g} + 3\,\text{g} = 30\,\text{g}$
• Massa conservada.

Note que o Experimento 2 envolveu exatamente o triplo da quantidade de reagentes em comparação ao Experimento 1 ($30\,\text{g}$ contra $10\,\text{g}$). Isso confirma que a proporção fixa da reação foi mantida.

Cálculo para o Experimento 3

No terceiro experimento, temos as seguintes informações:

1. Produtos obtidos: $54\,\text{g}$ de Z e $6\,\text{g}$ de W.

• Massa total dos produtos = $54 + 6 = 60\,\text{g}$.

1. Pela Lei de Lavoisier, a massa total dos reagentes deve ser igual à massa total dos produtos. Logo, foram utilizados $60\,\text{g}$ de reagentes no total.

Podemos comparar o Experimento 3 com o Experimento 2:

• Massa total Exp. 2 = $30\,\text{g}$.
• Massa total Exp. 3 = $60\,\text{g}$.

O Experimento 3 é exatamente o dobro do Experimento 2 ($60 / 30 = 2$). Como a proporção da reação não muda, a quantidade de qualquer substância no Experimento 3 será o dobro daquela usada no Experimento 2.

• Massa de X no Exp. 2 = $7,2\,\text{g}$.
• Massa de X no Exp. 3 = $7,2\,\text{g} \times 2$.

$$ \text{Massa de X} = 14,4\,\text{g} $$

Conclusão

A massa de X utilizada no terceiro experimento é de 14,4 g, correspondendo à alternativa D.