Questão 60720

IME 1993

Química

(IME 1993) Uma solução aquosa de NaOH possui as seguintes características:

- Fração molar de NaOH igual a 0,01.
- Massa específica da solução igual a 1,04 g.ml^-1 e
- Um litro dessa solução neutraliza 2 litros de solução aquosa de ácido ortofosfórico.

Calcule para a solução de H₃PO₄

a) Molaridade,
b) concentração em g.L^-1

Gabarito:

Resolução:

No enunciado é dito que 1 litro de solução de NaOH vai neutralizar 2 litros da solução do ácido. Em 1 litro de solução de NaOH, utilizando a massa específica:

$m = frac{varphi }{V} = frac{1,04 frac{g}{mL}}{1000 mL} = 1040 g$

Sabemos que temos uma solução com massa igual a 1040 gramas. A soma das massas de água e hidróxido de sódio vai formar essa massa total:

$m_{NaOH} + m_{H_2O} = 1040 g$

Sabemos que a massa se relaciona com a quantidade de matéria por:

$m = ncdot MM$

Então:

$MM_{NaOH}n_{NaOH} + MM_{H_2O}n_{H_2O} = 1040 g$

$40gcdot n_{NaOH} + 18g cdot n_{H_2O} = 1040 g$

No enunciado também nos fala que a fração molar do NaOH em solução é igual a 0,01. Então:

$frac{n_{NaOH}}{n_{NaOH} + n_{H_2O}} = 0,01$

$n_{H_2O} = 99n_{NaOH}$

Substituindo:

$40cdot n_{NaOH} + 18 cdot 99cdot n_{NaOH}= 1040$

Temos:

$n_{NaOH} = 0,57 mols$

Se em 1 litro de solução de hidróxido de sódio, nós temos 0,57 mols de NaOH, precisamos descobrir quantos mols essa quantidade vai neutralizar em 2 litros de ácido.

A reação de neutralização é:

$3NaOH + H_3PO_4 ightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

Se 3 mols de NaOH neutralizam 1 mol de H₃PO₄, então 0,57 mol de NaOH vai neutralizar 0,19 mols de H₃PO₄. Sabendo o número de mols de H₃PO₄ neutralizados em 2 litros, podemos encontrar:

A) Molaridade:

É a concentração da solução em mol por litro. Então:

$M = frac{n_{H_3PO_4}}{V} = frac{0,19mols}{2 L} = 0,095 frac{mol}{L}$

B) A concentração em grama por litro:

Para transformar o número de mols em um litro para gramas:

$0,095 frac{mol}{L} = frac{m}{MMcdot V} ightarrow m = 0,095cdot 98cdot 1 = 9,31 g$

A concentração em gramas por litro será:

$c = 9,31 frac{g}{L}$