Questão 6

FUVEST 2010

Química

(FUVEST - 2010)

Determinou-se o número de moléculas de água de hidratação (x) por molécula de ácido oxálico hidratado (H₂C₂O₄. xH₂O), que é um ácido dicarboxílico. Para isso, foram preparados 250 mL de uma solução aquosa, contendo 5,04 g de ácido oxálico hidratado. Em seguida, 25,0 mL dessa solução foram neutralizados com 16,0 mL de uma solução de hidróxido de sódio, de concentração 0,500 mol/L.

a) Calcule a concentração, em mol/L, da solução aquosa de ácido oxálico.

b) Calcule o valor de x.

Dados:

massas molares (g/mol): H = 1 ; C = 12 ; O = 16 ; Na = 23

Gabarito:

Resolução:

a) Equação balanceada da reação entre ácido oxálico e hidróxido de sódio:

H₂C₂O₄ + 2 NaOH → Na₂C₂O₄ + 2 H₂O

• Cálculo da quantidade de matéria de NaOH:

$[NaOH] = frac{n_{NaOH}}{V_{solucao}}$

$n_{NaOH} = [NaOH]cdot V_{solucao}$

$n_{NaOH} = 0,500 molcdot L^{-1}cdot 16cdot 10^{-3}L$

$n_{NaOH} = 0,008mol$

Como a proporção estequiométrica entre H₂C₂O₄ e NaOH é de 1:2, a quantidade de matéria de H₂C₂O₄ necessária para reagir com 0,008mol de NaOH é:

1 mol H₂C₂O₄	__________	2 mol NaOH
n_H2C2O4	__________	0,008 mol

$n_{H_{2}C_{2}O_{4}} = frac{0,008molcdot 1mol}{2mol}$

$n_{H_{2}C_{2}O_{4}} = 0,004mol$

• Cálculo da concentração, em mol/L, da solução aquosa de ácido oxálico:

$[H_{2}C_{2}O_{4}] = frac{n_{H_{2}C_{2}O_{4}}}{V_{solucao}}$

$[H_{2}C_{2}O_{4}] = frac{0,004mol}{25cdot 10^{-3}L}$

$[H_{2}C_{2}O_{4}] = 0,16molcdot L^{-1}$

b) Como a quantidade de matéria de ácido oxálico em 25mL é 0,004mol, a quantidade de matéria desse ácido na solução de 250mL é dez vezes maior, ou seja, 0,04mol.

• Cálculo da massa molar de ácido oxálico:

$MM_{H_{2}C_{2}O_{4}} = 2cdot MM_{H}+2cdot MM_{C}+4cdot MM_{O}$

$MM_{H_{2}C_{2}O_{4}} = 2cdot 1gcdot mol^{-1}+2cdot 12gcdot mol^{-1}+4cdot 16gcdot mol^{-1}$

$MM_{H_{2}C_{2}O_{4}} = 90gcdot mol^{-1}$

• Cálculo da massa de ácido oxálico correspondente a 0,04mol:

1 mol H₂C₂O₄	__________	90g
0,04 mol	__________	m_H2C2O4

$m_{H_{2}C_{2}O_{4}} = frac{0,04molcdot 90g}{1mol}$

$m_{H_{2}C_{2}O_{4}} = 3,60g$

Ou seja, da massa de 5,04g de sal hidratado, 3,6g correspondem ao ácido oxálico. A massa de água no sal hidratado é:

$m_{H_{2}O} = m_{sal;hidratado} - m_{acido;oxalico}$

$m_{H_{2}O} = 5,04g - 3,60g$

$m_{H_{2}O} = 1,44g$

• Cálculo da massa molar de água:

$MM_{H_{2}O} = 2cdot MM_{H}+ MM_{O}$

$MM_{H_{2}O} = 2cdot 1gcdot mol^{-1}+ 16gcdot mol^{-1}$

$MM_{H_{2}O} = 18gcdot mol^{-1}$

• Cálculo da quantidade de matéria correspondente à 1,44g de H₂O:

1 mol H₂O	__________	18g
n_H2O	__________	1,44g

$n_{H_{2}O} = frac{1,44gcdot 1mol}{18g}$

$n_{H_{2}O} =0,08mol$

A proporção em quantidade de matéria no sal hidratado é 0,04mol ácido oxálico : 0,08mol água. Ou seja, a proporção é de 1:2. Portanto, a fórmula molecular do sal hidratado é

H₂C₂O₄. 2 H₂O

x = 2

Questão 6

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