23 (PUC-SP) No preparo de 2 L de uma solução de ácido sulfúrico foram gastos
do referido ácido. Calcule:
a) a concentração molar da solução;
b) a concentração molar obtida pela evaporação dessa solução até que o volume final seja de 800 mL .
a) a concentração molar da solução;
b) a concentração molar obtida pela evaporação dessa solução até que o volume final seja de 800 mL .
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (resumindo claramente):
- Dado: massa de ácido sulfúrico usada
. - Dado: volume inicial da solução
. - Pergunta (a): qual a concentração molar (molaridade) dessa solução?
- Pergunta (b): se a solução for evaporada até o volume final ser
, qual será a nova concentração molar?
Observações úteis que já ficam claras daqui: a massa de soluto () é a mesma antes e depois da evaporação; é preciso converter volumes para litros quando usar a fórmula da molaridade.
Passo 2
Entender o que é molaridade e o que precisamos calcular primeiro.
- Molaridade (
) é definida como o número de moles do soluto dividido pelo volume da solução em litros:
onde
é o número de mols do soluto e
é o volume em litros.
- Para calcular
precisamos da massa do soluto e da massa molar (massa de 1 mol) do ácido sulfúrico .
Passo 3
Calcular a massa molar de
.
- A fórmula mostra 2 hidrogênios, 1 enxofre e 4 oxigênios.
- Usando valores inteiros aproximados para facilitar (valores comumente usados em exercícios):
- massa atômica do hidrogênio
, - do enxofre
, - do oxigênio
.
- massa atômica do hidrogênio
- Então a massa molar (
) é
Aqui
significa “gramas por mol”: quantos gramas tem um mol da substância.
Passo 4
Calcular o número de mols
presentes na amostra de
.
- Fórmula para número de mols:
- Substituindo os valores:
(Verificação rápida:
, portanto está consistente.)
Passo 5
Calcular a molaridade inicial (antes da evaporação), usando
.
- Aplicando
:
Explicando em palavras: dividiu-se o número de mols pelo volume em litros; resultado é a concentração em mol por litro (às vezes escrito simplesmente como “M”).
Passo 6
Tratar a evaporação: o que muda e o que permanece.
- Ao evaporar solvente, a quantidade de soluto (em mols) não muda — o ácido não desaparece. Logo
permanece . - O que muda é o volume final:
(sempre converter mL para L dividindo por ).
Passo 7
Calcular a nova molaridade após evaporação para
.
- Usando novamente
:
(Verificação mental: diminuir o volume de
para
aumenta a concentração por um fator
;
, consistente.)
Passo 8
Pequeno resumo interpretativo (para fixar): com a mesma quantidade de ácido em menos volume, a concentração aumenta. A relação exata vem da conservação de mols e da fórmula
.
Resposta
a)
b)
b)