Respostas
1) A reação química que ocorreu com o ferro presente no prego, após ser deixado em ar livre por um longo período foi a oxidação. O nome específico desta transformação é reação de oxirredução ou oxi-redução.
2) A reação global de formação da ferrugem é representada pela seguinte equação:
2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂ (equação geral)
Para ocorrer esta reação, podemos representar as semi-reações de oxidação e de redução:
Fe(s) → Fe²⁺ + 2e⁻ (semi-equação de oxidação do ferro)
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (semi-equação de redução do oxigênio)
3) A massa inicial, quando havia apenas a massa do prego de ferro, era de 5g.
A massa final, com o prego oxidado devido à formação de Fe(OH)₂, era de 7 g.
De acordo com a Lei de Lavoisier, podemos afirmar que ocorre a conservação da massa, de acordo com a equação:
2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂
5 g x 7 g
Onde
m(2Fe) = 5 g
m(O₂ + 2H₂O) = x
m(2Fe(OH)₂) = 7 g
m(2Fe) + m(O₂) + m(2H₂O) = m(2Fe(OH)₂)
5 + x = 7
x = 2 g
Portanto, a massa total de oxigênio e vapor de água que estão presentes no ar e envolvidas neste processo é de 2 g.
Espero ter ajudado!