O ácido clorídrico, HCI , é muito usado para dissolver compostos de magnésio, como representado nas equações abaixo.
a) Calcule a concentração, em
, de uma solução aquosa contendo
de HCl , em massa, e densidade igual a
.
b) Calcule o volume, em mL , de uma solução aquosa de
necessário para reagir completamente com
de hidróxido de magnésio,
.
c) Calcule a quantidade máxima, em massa, de
, quando
de carbonato de magnésio,
, reage com excesso de HCl . Calcule o rendimento percentual desta reação sabendo que foram produzidos
de cloreto de magnésio,
.
d) Calcule a quantidade, em gramas, de HCl necessária para reagir completamente com 387 g de uma amostra, contendo, em massa,
de
e
de
. Considere rendimento teórico (100 %).
Dados:
b) Calcule o volume, em mL , de uma solução aquosa de
c) Calcule a quantidade máxima, em massa, de
d) Calcule a quantidade, em gramas, de HCl necessária para reagir completamente com 387 g de uma amostra, contendo, em massa,
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e os dados fornecidos.
O enunciado dá as reações:
Dados numéricos fornecidos:
- Fração em massa de HCl:
(ou seja, em fração). - Densidade da solução de HCl:
. - Concentração de outra solução de HCl:
. - Massa de
no item (b): . - Moles de
no item (c): . - Massa produzida experimentalmente de
no item (c): . - Amostra no item (d): massa total
, contendo em massa de e em massa de . - Massas molares:
O que se pede:
a) Concentração em da solução de HCl
em massa e densidade
.
a) Concentração em
b) Volume, em mL, de solução de HCl
necessário para reagir completamente com
de
.
c) Massa máxima (teórica) de
produzida quando
de
reage em excesso de HCl; e rendimento percentual se foram obtidos
.
d) Massa de HCl necessária (assumir rendimento teórico
) para reagir com
de amostra contendo
de
e
de
.
Passo 2
(a) Método e conceitos usados — definição e raciocínio:
- Molaridade (concentração molar) é a quantidade de mols de soluto por litro de solução:
, com em mol e em L. - Quando a solução é dada em porcentagem em massa e a densidade é conhecida, é conveniente tomar
de solução, calcular a massa dessa solução a partir da densidade, obter a massa de soluto usando a porcentagem em massa e converter para mols usando a massa molar; então .
Cálculo passo a passo:
- Massa de
da solução:
- Massa de HCl contida (26% em massa):
- Número de mols de HCl:
- Como tomamos
de solução, a molaridade é:
Breve comentário didático: a ideia prática “pegar 1 L” simplifica porque densidade dá massa por volume; se preferir usar outra massa/volume, o raciocínio é análogo.
Passo 3
(b) Método e conceitos — este é um problema estequiométrico simples:
- Primeiro encontrar quantos mols de
estão presentes. - Pela equação, cada mol de
consome mols de . - Sabendo quantos mols de HCl são necessários, usar a concentração da solução de HCl para obter o volume:
. - Lembrar de converter
em litros para mililitros ao final ( ).
Cálculos:
- Mols de
:
- Mols de HCl necessários (razão
):
- Volume da solução de HCl
necessário:
- Converter para mL:
Comentário prático: sem calculadora, pode aproximar etapas; em prova justifique cada conversão.
Passo 4
(c) Parte 1 — massa máxima (teórica) de
:
- Relação estequiométrica da reação de
: mol de produz mol de . - Logo, com
de obtém-se de .
Cálculo da massa teórica:
Parte 2 — rendimento percentual:
- Fórmula do rendimento percentual:
- Substituindo:
Explicação: rendimento mostra quanto do produto teórico foi efetivamente obtido; aqui foi cerca de
.
Passo 5
(d) Cálculo da massa de HCl necessária para reagir com uma amostra de
contendo
de
e
de
.
Plano:
- Calcular as massas de cada composto na amostra.
- Converter essas massas em mols.
- Usar as estequiometrias para determinar quantos mols de HCl são necessários para cada componente (ambas as reações usam
mols de HCl por mol de Mg-composto). - Somar os mols de HCl necessários e converter para massa de HCl usando
.
Cálculos detalhados:
- Massas dos componentes:
- Mols de cada um:
- Mols de HCl necessários (cada mol de composto consome
mols de HCl):
- Massa de HCl necessária:
Comentário prático: o fator
aparece porque ambas as reações consomem dois mols de HCl por mol de magnésio-composto.
Resposta
(a)
(b)
(c) ; rendimento
(d)
(b)
(c)
(d)