Questão 10

ITA 2022

Química

(ITA - 2022 - 2ª fase)

Uma mistura de cloreto de cálcio e fluoreto de sódio, de massa igual a 39,0g, foi adicionada à água, sendo observada a formação de um precipitado (Precipitado 1), o qual foi removido por filtração. Ao sobrenadante, foram adicionados 900mL de uma solução aquosa 0,5 mol L^-1 em nitrato de prata, sendo essa quantidade em excesso para garantir a formação de um precipitado (Precipitado 2) que também foi removido por filtração. Posteriormente, foi adicionada a essa nova solução sobrenadante uma placa polida de zinco metálico. Após um tempo suficientemente longo, observou-se um aumento de massa dessa placa igual a 3,76g. A partir dessas observações:

a) apresente todas as equações que representam as reações químicas balanceadas envolvidas no processo, identificando cada um dos precipitados.

b) calcule o valor numérico do número de mols do Precipitado 2.

c) calcule o valor numérico das massas de cloreto de cálcio e fluoreto de sódio na mistura inicial.

Gabarito:

Resolução:

a) Reação 1: $CaCl_{2_{(aq)}} + 2NaF_{_{(aq)}} ightarrow 2NaCl_{2_{(aq)}} + CaF_{2_{(s)}}$ , precipitado 1 é o $CaF_{2}$

Reação 2: $NaCl_{_{(aq)}} + AgNO_{3_{(aq)}} ightarrow AgCl_{_{(s)}} + NaNO_{3_{(aq)}}$ , precipitado 2 é o $AgCl$

Reação 3: $2Ag^+ + 2e^- ightarrow 2Ag^0X$

$Zn^0 ightarrow Zn^{2+}+2e^-$

$2Ag^+ +Zn^0 ightarrow 2Ag^0+Zn^{2+}$

b) Há deposição da prata que estava em excesso, após a reação 2, na placa de zinco. O aumento da massa é a massa depositada de prata menos a massa oxidada de zinco. Como a proporção de prata metálica para o cátion de zinco é de 2:1, temos que:

$n_{Ag^0}=2cdot n_{Zn^{2+}}$

O aumento da massa foi de 3,76g

$m_{aumento}=m_{Ag^0}-m_{Zn^{2+}}$

$3,76=107,87cdot n_{Ag^0}-65,4cdot n_{Zn^{2+}}$

$3,76=107,87cdot n_{Ag^0}-65,4cdot frac{1}{2} cdot n_{Ag^0}$

$3,76=75,17cdot n_{Ag^0}$

$n_{Ag^0}= 0,050 mol$

$n_{Ag^+}= 0,050 mol$

Para a reação 2 é adicionado $AgNO_3$

$n=C_m cdot V$

$n_{AgNO_3}=C_m cdot V$

$n_{AgNO_3}=0,5 cdot 900 cdot 10^{-3}$

$n_{AgNO_3}=0,45 mol$

$egin{matrix} &NaCl_{_{(aq)}} + &AgNO_{3_{(aq)}} & ightarrow& AgCl_{_{(s)}} + & NaNO_{3_{(aq)}}\ in: &x &0,45 & & 0& 0\ re: &-a &-a & &+a & +a\ final:& x-a&0,45-a & &a & a\ & 0& 0,5& & & end{matrix}$

$egin{matrix} x-a=0 && 0,45-a=0,050 \ x=a &&a=0,40 mol\ x=0,40mol&& end{matrix}$

Portanto temos 0,40 mol do precipitado 2

c) Na reação 1 temos:

$egin{matrix} & CaCl_2+ & 2NaF & ightarrow &2NaCl+ &CaF_2 \ in: & w & z & & 0 &0 \ re: &-t &-2t & & +2t & +t\ final:& w-t & z-2t & & 2t & t\ & 0 & 0& & 0,40 & end{matrix}$

$egin{matrix} 2t=0,40 & z-2t=0 & w-t=0\ t=0,20mol & z=2t &w=t\ &z=0,40 mol & w=0,20mol end{matrix}$

Com a quantidade molar de cada substancia, podemos calcular a massa inicial

$egin{matrix} m_{CaCl_2}= M_{m_{CaCl_2}} cdot w & m_{NaF}= M_{m_{NaF}} cdot z \ m_{CaCl_2}= (40,08+2cdot 35,45) cdot 0,20 & m_{NaF}= (22,99+19) cdot 0,40 \ m_{CaCl_2}= 22,2g & m_{NaF}=16,8g end{matrix}$

Questão 10

ITA 2022

Questões relacionadas

Questão 57

Questão 57

Questão 70

Questão 58