Exercícios Resolvidos de Estequiometria de soluções

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Enunciado

Indique a concentração de cada íon presente na solução formada misturando-se:

a) 20 mL de 0,1   m o l / L de HCl e 10 mL de 0,5 mol/L de HCl.

b) 15 mL de N a 2 S O 4 0,3 M e 10 mL de KCl 0,2M.

c) 3,5 g de NaCl em 50 mL de solução de 0,5 mol de C a C l 2 .

(Suponha que os volumes sejam cumulativos).

Passo 1

a) Quando a gente mistura duas soluções de HCl, o que acontece é: a gente soma os volumes das soluções e os números de mol de cada íon!

Assim, ó:

H C l ( a q ) → H + ( a q ) + C l - ( a q )

Na primeira solução, a gente tinha

n H C l 1 = 0,02   L × 0,1   m o l / L = 0,002   m o l

E, como a proporção entre o HCl e cada um dos íons é 1:1, tínhamos 0,002 mol de H + e C l - também.

Já na segunda solução:

n H C l 2 = 0,01   L × 0,5   m o l / L = 0,005   m o l

Do mesmo jeito da solução 1, o número de mols de cada um dos íons também vai ser 0,005 mol.

Quando a gente mistura as duas soluções, a gente soma os dois números de mols e os dois volumes, o que nos dá:

n H C l t o t a l = 0,005 + 0,002 = 0,007   m o l   d e   H C l

(e também 0,007 mol de cada um dos íons).

E o volume total de solução vai ser:

v t o t a l = 20 + 10 = 30   m L

Assim, a concentração final de HCl (e dos íons), vai ser:

0,007 m o l   d e   H C l - 30 m L  

x   m o l s - 1000   m L

x = 0,23   m o l

Assim, a concentração final vai ser 0,23 M!

Passo 2

b) 15 mL de N a 2 S O 4 0,3 M e 10 mL de KCl 0,2M

Nesse caso, os dois sais são diferentes e não tem nenhum íon que esteja presente nos dois. Assim, é como se cada um dos sais sofresse uma diluição, e podemos calcular a concentração de cada íon a partir da concentração do final de cada sal!

N a 2 S O 4 → 2   N a + + S O 4 - 2

Ou seja, a proporção entre o N a 2 S O 4   e cada um dos íons é diferente.

Mas vamos ignorar os íons por enquanto e calcular a concentração final de N a 2 S O 4 .

n N a 2 S O 4 i n i c i a l = 0,015   L × 0,3   M = 4,5 × 10 - 3 m o l

Como é uma diluição, o n N a 2 S O 4 se mantém após a mistura, e o volume final da mistura é:

v f i n a l = 15 + 10 = 25   m L

A concentração do N a 2 S O 4 final será, então:

4,5 × 10 - 3 m o l   d e   N a 2 S O 4 - 25 m L

x   m o l   d e   N a 2 S O 4 - 1000 m L

x = 0,18   m o l

A concentração final de N a 2 S O 4   será 0,18 mol/L.

Como a proporção entre o N a 2 S O 4   e o Na é 1:2, a concentração final de N a + vai ser 2 × 0,18 M = 0,36 M

E como a proporção entre o N a 2 S O 4   e o S O 4 - 2 é 1:1, a concentração final de S O 4 - 2 vai ser 0,18M.

Passo 3

Agora, para calcular a concentração de KCl e de K + e C l - é o mesmo procedimento:

K C l ( a q ) → K + ( a q ) + C l - ( a q )

Na solução inicial, o número de mols de KCl era:

n K C l i n i c i a l = 0,01   L × 0,2   M = 0,002   m o l

Como não temos mais KCl em solução, esse número de mols se mantém!

O v f i n a l em solução é 25 mL e, portanto:

0,002   m o l   d e   K C l - 25   m L  

x   m o l   d e   K C l - 1000 m L

x = 0,08   m o l

A concentração final de KCl é 0,08 M!

Como a proporção entre o KCl e cada um dos íons é 1:1, a concentração final dos íons também será 0,08 mol/L.

Passo 4

c) 3,5 g de NaCl em 50 mL de solução de 0,5 mol de C a C l 2 .

Nessa o problema é um pouco mais complicado, já que temos C l - nos dois sais! Mas o processo é o mesmo: a gente calcula o número de mol de cada íon depois da mistura e o volume total de reação. A partir disso, a gente tira a concentração.

Vamos com calma! Algumas observações:

  • Como a gente está adicionando um sólido em uma solução, o volume da solução não vai mudar. Assim, v f i n a l = 50   m L = 0,05   L .
  • 3,5g de NaCl significa adicionar 3,5   g 58 g = 0,06   m o l   d e   N a C l
  • A dissociação do NaCl é:

N a C l   a q → N a + ( a q ) + C l - ( a q )

Então, adicionar 0,06 mols de NaCl significa adicionar 0,06 mols de N a + e 0,06 mols de C l - .

Na solução inicial a gente tinha:

n C a C l 2 = 0,05   L × 0,5   m o l / L = 0,025   m o l  

A reação de dissociação do C a C l 2 é:

C a C l 2 a q → C a + 2 a q + 2 C l - ( a q )

Considerando as proporções, o número de mols de cada íon que tinhamos inicialmente era:

n C l - = 0,05   m o l

n C a + 2 = 0,025   m o l

Quando adicionamos os 0,06 mol de NaCl...

n C a + 2 = 0,025   m o l

n N a + = 0,06   m o l

n C l - = 0,05 + 0,06 = 0,11   m o l

Assim, as concentrações finais vão ser...

[ C l - ] = 0,11   m o l 0,05 L = 2,2   m o l / L

N a + = 0,06   m o l 0,05   L = 1,2   m o l / L

C a + 2 = 0,025   m o l 0,05   L = 0,5   m o l / L

Resposta

a) H + = C l - = 0,23 M

b) N a + = 0,36   M

S O 4 - 2 = 0,18   M

K + = C l - = 0,08 M

c)   N a + = 1,2   M

C l - = 2,2   M

C a + 2 = 0,5   M

c i n i c i a l × v i n i c i a l = c f i n a l × v f i n a l

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