(UFPR 2009)10,00 mL de uma solução de (NH4)2SO4 foram tratados com excesso de NaOH. O gás NH3 liberado foi absorvido em 50,00 mL de uma solução 0,10 mol.L-1 de HCℓ. O HCℓ que sobrou foi neutralizado por 21,50 mL de uma solução 0,10 mol.L-1 de NaOH. Qual a concentração da solução de (NH4)2SO4 em mol.L-1?A) 0,28B) 0,14C) 0,32D) 0,42E) 0,50
Soluções para a tarefa
Oi!
Para respondermos a sua questão, temos que primeiro montar cada reação descrita e balanceá-las.
No balanceamento, temos que assegurar que a reação tenha, de cada lado da seta, o mesmo número de átomos de cada elemento. Para isso iremos usar uma regrinha, apelidada de "Regra do MACHO". Essa regrinha define a ordem que temos que analisar a quantidade de cada átomo. A ordem é essa: Metais, Ametais, Carbono, Hidrogênio e, por último, o Oxigênio.
Na primeira etapa, temos (NH₄)₂SO₄ reagindo com NaOH e gerando NH₃.
Nessa reação, temos que o íon OH⁻ irá retirar um H⁺ do NH₄⁺, formando água e NH₃, já que este funciona como um ácido, doando H⁺, e o OH⁻ funciona como uma base, recepcionando os H⁺ do meio. O íon Na⁺ irá se juntar ao íon SO₄²⁻ formando um sal. Logo, temos que:
(NH₄)₂SO₄ + NaOH → NH₃ + H₂O + Na₂SO₄
Seguindo a regrinha do MACHO, temos que:
Temos 2 átomos de nitrogênio (N) do lado esquerdo da seta e 1 do lado direito, portanto, temos que colocar o coeficiente 2 na frente do NH₃.
Temos a mesma quantidade de enxofre (S) de cada lado: 1 átomo.
Temos 2 átomos de sódio (Na) do lado direito da seta e somente 1 do lado esquerdo. Para igualar, temos que colocar o coeficiente 2 na frente do NaOH.
Temos 2 átomos de hidrogênio (H) do lado esquerdo da seta e somente 8 do lado direito. Uma solução, para igualar, seria colocar o coeficiente 2 na frente da água.
Temos a mesma quantidade de oxigênio (O) de cada lado: 6 átomos.
Temos, portanto, a reação balanceada:
(NH₄)₂SO₄ + 2 NaOH → 2 NH₃ + 2 H₂O + Na₂SO₄
Na segunda etapa, temos o NH₃ produzido reagindo com HCl. Essa reação produz NH₄Cl. Escrevendo a reação:
NH₃ + HCl → NH₄Cl
Se aplicarmos a regrinha do MACHO, veremos que essa reação já está balanceada.
Na terceira etapa, temos o excesso de HCl sendo neutralizado por NaOH. Essa é uma clássica reação de neutralização que produz um sal (NaCl) e água. Assim, temos:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
Se aplicarmos a regrinha do MACHO, veremos que essa reação já está balanceada.
Para resolvermos a questão, teremos que seguir a ordem contrária das reações, começando pela última reação. Como o enunciado nos fala que o excesso de HCl foi neutralizado com NaOH, temos a mesma quantidade de ambos os reagentes. Vamos calcular, então, o excesso de HCl que foi neutralizado por regra de três simples.
Temos 21,5 mL de uma solução de NaOH de concentração 0,10 mol/L.
1 L = 1000 mL
Em 1000 mL temos -------- 0,10 mol
Em 21,5 mL teremos ------- x
x =
x = 0,00215 mol de NaOH → como neutralizou o HCl, temos a mesma quantidade de mol de HCl.
Vamos passar para a segunda reação. Temos o excesso de HCl reagindo, ou seja, a quantidade total de HCl que foi usada nesse processo.
Temos 50 mL de uma solução de HCl de concentração 0,10 mol/L.
1 L = 1000 mL
Em 1000 mL temos -------- 0,10 mol
Em 50 mL teremos ------- y
y =
x = 0,005 mol de HCl → Quantidade total de HCl utilizada no processo.
O HCl reagiu parcialmente com o NH₃ e o restante reagiu com NaOH. Então, para acharmos a quantidade de HCl que reagiu com o NH₃, temos que diminuir a quantidade de HCl encontrada agora pela quantidade que reagiu com o NaOH.
0,005 - 0,00215 = 0,00285 mol de HCl → que reagiu com NH₃
Pela equação, temos que 1 molécula de HCl reage com 1 molécula de NH₃. Logo, as quantidades de HCl e NH₃ são as mesmas. Assim, temos que a quantidade de NH₃ que reagiu com HCl também é 0,00285 mol.
Agora, vamos para a primeira reação.
Sabemos que 0,00285 mol de NH₃ reagiram com HCl, o que quer dizer que essa mesma quantidade foi produzida na primeira reação.
Pela equação, temos que 1 molécula de (NH₄)₂SO₄ produz 2 moléculas de NH₃. Logo, temos que a quantidade de NH₃ produzida é o dobro da quantidade de (NH₄)₂SO₄. Assim, temos que dividir por 2 a quantidade de NH₃ produzida para acharmos a quantidade de (NH₄)₂SO₄ utilizada.
0,00285 ÷ 2 = 0,001425 mol de (NH₄)₂SO₄
Como agora temos a quantidade de (NH₄)₂SO₄ utilizada e o volume utilizado da solução, temos como calcular a sua concentração.
Em 10 mL temos -------------- 0,001425 mol de (NH₄)₂SO₄
Em 1000 mL temos ---------- z
z =
z= 0,1425 mol/L → concentração da solução utilizada de (NH₄)₂SO₄
Então, temos que a alternativa certa é a letra B: 0,14.
Espero ter te ajudado!
Abraços!