Question

Uma amostra que contém 15,00 g de zinco metálico é colocado para
reagir com excesso de HCl 1,0 mol L-1. Ao final da reação são
produzidos 4,92 L de H₂, a 300 K e 1,00 atm. Considerando que a reação
foi completa, que o H₂ produzido está puro e, além disso, que a
impureza não reage com HCl, é possível determinar que a pureza do
zinco é de:
(Dados: R = 0,082 atm L mol-¹ K-¹; massa atômica do zinco = 65,4 u)

a)90,2%

b)87,2%

c)76,8%

d)72,3%

e)79,4%​

Answer 1

Uma amostra que contém 15,00 g de zinco metálico é colocado para reagir com excesso de HCl 1,0 mol L-1... É possível determinar que a pureza do zinco é de 87,2%, ou seja, a resposta correta é a letra b.

1º Passo: determinar a equação da reação

Seguindo a tabela em anexo, vemos que tanto o zinco quanto o cloro formam apenas um íon, sendo o $Zn^{2+}$e o $Cl^{-}$. Assim, é preciso de 2 íons cloretos para cada íon zinco para formar o sal cloreto de zinco:

$\large Zn^{2+} + 2 \ Cl^{-} \rightarrow ZnCl_{2}$

Assim, o zinco metálico reage com ácido clorídrico para formar o cloreto de zinco e o gás hidrogênio (como a questão diz):

$\large \boxed{Zn_{(s)} + 2 \ HCl_{(aq)}\rightarrow ZnCl_{2(aq)} + H_{2(g)}}$

2º Passo: determinar quantos mols de hidrogênio foram produzidos

Para saber quantos mols um gás possui, precisamos utilizar a Equação de Clapeyron:

$\large P \times V = n \times R \times T$

Substituindo os valores:

$\large \text{1 \times 4,92 = n \times 0,082 \times 300}$

$\large \text{4,92 = 24,6n}$

$\large \text{ \dfrac{\text{4,92}}{\text{24,6}} = n}$

$\large \boxed{\text{0,2 mol = n}}$

3º Passo: determinar a quantidade de zinco metálico necessária

Pela equação do 1º passo, sabemos que 1 mol de zinco produz 1 mol de gás hidrogênio. Como dado na questão, a massa de cada mol de zinco é igual a 65,4g, ou seja, nesse caso, 65,4g de zinco metálico produz 1 mol de hidrogênio. Basta então fazer uma regra de 3 e assim é possível determinar a massa de zinco para produzir 0,2 mol de gás hidrogênio:

$\large \dfrac{\text{65,4 g}}{x}= \dfrac{\text{1 mol}}{\text{0,2 mol}}$

$\large \dfrac{\text{65,4 g} \times \text{0,2 mol}}{\text{1 mol}}= \text {x}$

$\large \boxed{\text{13,08 g = x}}$

4º Passo: determinar a pureza da amostra

Determinar a pureza é indicar qual a porcentagem daquela amostra é de fato composta pela substância, sendo o resto de impurezas. Em 15,00 g de uma amostra de zinco metálico, nem sempre vai ser tudo de zinco, como calculado no 3º passo, vimos que cerca de 13,08 g dessa amostra é de zinco. Para saber a porcentagem que isso representa, basta fazer uma nova regra de 3:

$\large \dfrac{\text{15,00 g}}{\text{13,08 g}}= \dfrac{\text{100( \% da amostra)}}{\text{x}}$

$\large \text{x} = \dfrac{\text{100}\times \text{13,08}}{\text{15,00}}$

$\large \text{x} = \dfrac{\text{1308}}{\text{15,00}}$

$\large \boxed{\large \boxed{\text{x} = \text{87,2 \% }}}$

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