Question

(Questão de Soluções - 25 pontos) uma solução aquosa contem os seguintes íons nas concentrações indicadas: (o símolo + representa um cátion e o - um anion..) Na+___9,20g/L
Mg+2___3,00g/L
Al+3_____2,25g/L
NO-3_____31,0g/L
SO2−4_____xg/L
Atenção: esse último não consegui escrever direito por causa do teclado mas ele é o sulfato! (o 2 em cima negativo com um 4 em baixo) Sabendo que esses são os únicos íons da solução, qual é o valor de x?
Resposta = 19,2g/L

Answer 1

Essa solução só possui íons porque eles foram dissociados de compostos iônicos. Como os compostos iônicos neutralizam suas cargas totais, temos a seguinte equação para a neutralização dessa solução:

$\Sigma c^+ - \Sigma c^- = 0$

Ou seja, a subtração de todas as cargas positivas por todas as negativas resulta em 0 carga, ou carga nula.

Mas existe uma coisa que precisamos levar em consideração. Imagine que você tenha um íon Alumínio e um Nitrato. Juntando os dois, você tem carga nula? Não! Pois embora um seja positivo e o outro negativo, o Alumínio produz três cargas positivas e o Nitrato só produz uma! Logo, nesse caso, a carga total do sistema seria +2. Por isso, devemos levar em consideração o número de mol das substâncias e multiplicá-lo por suas cargas. Ou seja:

$(nNa \times 1 + nMg \times 2 + nAl \times 3) - (nNO_3 \times 1 + nSO_4 \times 2) = 0$

Ou:

$nSO_4 = \frac{(nNa \times 1 + nMg \times 2 + nAl \times 3) - (nNO_3 \times 1) }{2}$

Que podemos simplificar, no momento, com:

$nSO_4^{2-} = \frac{\Sigma c^+ - \Sigma c^-}{c}$

Sendo:

$\Sigma i^+ = nNa^+ + 2 \times nMg^{+2} + 3 \times nAl^{+3}\\\\ \Sigma i^- = nNO_3^-\\\\c = carga\ do\ SO_4^{2-}$

Então primeiro precisamos fazer as conversões dos íons, de massa para número de mol. Fazendo as conversões, obtemos:

$nNa^+ \approx 0.4mol\\ nMg^{2+} \approx 0.125mol\\ nAl^{3+} \approx 0.083mol\\ nNO^- \approx 0.5mol$

Realizando a equação que planejamos:

$nSO_4^{2-} = \frac{0.4 + 0.125 \times 2 + 0.083 \times 3 - 0.5}{2}\\\\ nSO_4^{2-} = \frac{0.9 - 0.5}{2}\\\\ nSO_4^{2-} = \frac{0.4}{2}\\\\ nSO_4^{2-} = 0.2mol\\\\ \boxed{\boxed{mSO_4^{2-} = 19.2g}}$