Question

Uma mistura de carbonato de magnésio e carbonato de cálcio foi aquecida para produzir os respectivos óxidos, MgO e CaO. Uma amostra de 2g dessa mistura de óxidos foi posta a reagir com 100 cm³ de HCl 1 molar para ser neutralizado. Determine a massa de cada carbonato na mistura original.

Answer 1

Temos as seguintes reações:
MgO + 2HCl --> MgCl2 + H2
CaO + 2HCl --> CaCl2  + H2
Pelas reações o número de mols de HCl que reage é o dobro de cada óxido.
n(HCl)(reage com Mg)=2.n(MgO)
n(HCl)(reage com Ca)=2.n(CaO)

Assim, o número total de mols de HCl será a soma do que reagirá com cada um:
n(HCl)=n(HCl)(reage com Mg)+n(HCl)(reage com Ca)=2.n(MgO)+2.n(CaO)

Como é dado a concentração e volume de HCl usados na neutralização, podemos calcular o número total de mols de HCl:
C=n/V   -->  n=C.V
C=1mol//L
V=100mL=0,1L
n(HCl)=1.0,1=0,1mol

Substituindo na equação:
n(HCl)=2.n(MgO)+2.n(CaO)
0,1=2.n(MgO)+2.n(CaO)
0,05=n(MgO)+n(CaO)
Como isso tiramos uma relaçao entre os mols:
n(CaO)=0,05-n(MgO)

Com as informações dadas podemos tirar mais uma equação:
m(total)=m(MgO) + m(CaO)

Como n=m/MM  --->   m=n.MM
MM(MgO)=24+16=40g/mol
MM(CaO)=40+16=56g/mol

Substituindo na equação:
m(total)=m(MgO) + m(CaO)
m(total)=MM(MgO).n(MgO) + MM(CaO).n(CaO)
m(total)=40.n(MgO) + 56.n(CaO)
A massa total é 2g:
2=40.n(MgO) + 56.n(CaO)

E como já temos a seguinte relação: n(CaO)=0,05-n(MgO)
Substituindo:
2=40.n(MgO) + 56.(0,05-n(MgO))
2=40.n(MgO) + 2,8 -56.n(MgO)
2,8-2=(56-40).n(MgO)
0,8=16.n(MgO)
n(MgO)=0,05mol
Então o número de mols de CaO será:
n(CaO)=0,05-0,05=0
Ou seja, a amostra não contém CaO, logo também não continha CaCO3

Calculamos a massa original de MgCO3:
A reação de formação do óxido é:
MgCO3  ---->   MgO  + CO2
Ou seja 1 mol de MgO é formado a partir de 1mol de MgCO3.
Como temos o número de mols de MgO:
n(MgO)=0,05mol
n(MgCO3)=n(MgO)=0,05mol

Calculamos quanto isso representa de massa:
n=m/MM  --->  m=n.MM
n(MgCO3)=0,05mol
MM(MgCO3)=24+ 12+ 3.16=84g/mol
m(MgCO3)=84.0,05=4,2g de MgCO3 na amostra original.

Obs.: A massa de CaO deu 0 porque como reage 0,1mol de HCl e as proporções para reação com óxidos é 1:2 (reage 0,05mol de óxido), o mínimo de massa que pode reagir com essa quantidade de mols de HCl é quando há apenas MgO, pois:  m=0,05.40=2g . Ele é o mais leve (menor massa molar) dos dois. Na medida em que temos teor de CaO a massa que reage deve ser maior. Até ter a máxima massa possível, que é quando inverte a proporção, havendo apenas CaO na mistura. Dai a massa que reagiria deveria ser: m=0,05.56=2,8g.
Como a massa é exatamente 2g (a mínima), não há CaO na mistura.

Espero ter ajudado =)