O ácido fluorídrico, \mathrm{HF}(\mathrm{aq}), não pode ser estocado em garrafas de vidro porque os compostos chamados silicatos presentes no vidro são atacados pelo HF. O silicato de sódio ( \mathrm{Na}_{2} \mathrm{SiO}_{3} ), por exemplo, reage como a seguir:
\mathrm{Na}_{2} \mathrm{SiO}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{HF}(\mathrm{aq}) \quad \longrightarrow \quad \mathrm{H}_{2} \mathrm{SiF}_{6}(\mathrm{aq})+\mathrm{NaF}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})
Quantos gramas de NaF são formados quando 0,500 \mathrm{~mol} de HF reagem com excesso de \mathrm{Na}_{2} \mathrm{SiO}_{3} ?

Passo 1

O enunciado pede: “Quantos gramas de NaF são formados quando 0,500\\ \text{mol} de HF reagem com excesso de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{SiO}_{3}?”\n
Informações fornecidas:
\mathrm{Na}_{2}\mathrm{SiO}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{HF}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{SiF}_{6}(\mathrm{aq})+\mathrm{NaF}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})
\text{Quantidade inicial de HF: }0,500\\ \text{mol}
Há excesso de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{SiO}_{3} (ou seja, HF é o reagente limitante).

Passo 2

Precisamos da equação química balanceada para obter a relação estequiométrica entre \mathrm{HF} e \mathrm{NaF}. Escrevemos a reação com coeficientes desconhecidos:
a\,\mathrm{Na}_{2}\mathrm{SiO}_{3}+b\,\mathrm{HF}\longrightarrow c\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{SiF}_{6}+d\,\mathrm{NaF}+e\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Balanceando elemento a elemento (assumindo a=1 para simplificar):
  • Silício: 1=c\Rightarrow c=1.
  • Sódio: 2=d\Rightarrow d=2.
  • Oxigênio: 3=e\Rightarrow e=3.
  • Fluoreto e hidrogênio definem b: pelo flúor b=6c+d=6\cdot1+2=8. Verificação pelo hidrogênio: b=2c+2e=2\cdot1+2\cdot3=8 — consistente.
Portanto a equação balanceada é:
\mathrm{Na}_{2}\mathrm{SiO}_{3}+8\,\mathrm{HF}\longrightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{SiF}_{6}+2\,\mathrm{NaF}+3\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

Passo 3

Da equação balanceada extraímos a razão molar entre \mathrm{HF} e \mathrm{NaF}. Os coeficientes mostram que:
8\\ \text{mol HF} \longrightarrow 2\\ \text{mol NaF}
Logo a razão molar \mathrm{NaF}/\mathrm{HF} é
\frac{2}{8}=\frac{1}{4}.

Passo 4

Calculemos quantos mols de \mathrm{NaF} se formam a partir de 0,500\\ \text{mol} de \mathrm{HF}. Usando a razão molar:
n(\mathrm{NaF}) = n(\mathrm{HF})\cdot\frac{1}{4} = 0,500\cdot\frac{1}{4}=0,125\\ \text{mol}.

Passo 5

Agora convertemos mols de \mathrm{NaF} em massa usando a massa molar. A massa molar de \mathrm{NaF} é a soma das massas molares dos átomos:
M(\mathrm{NaF}) = M(\mathrm{Na}) + M(\mathrm{F}).
Usando valores arredondados usuais: M(\mathrm{Na})=22,99\\ \text{g/mol} e M(\mathrm{F})=19,00\\ \text{g/mol}, temos
M(\mathrm{NaF}) = 22,99 + 19,00 = 41,99\\ \text{g/mol}.
Nota rápida: a massa molar é o número de gramas correspondente a 1 mol da substância.

Passo 6

Cálculo da massa de \mathrm{NaF}:
m(\mathrm{NaF}) = n(\mathrm{NaF})\cdot M(\mathrm{NaF}) = 0,125\cdot 41,99 = 5,24875\\ \text{g}.

Passo 7

Arredondamento e algarismos significativos: o dado inicial 0,500\\ \text{mol} tem três algarismos significativos, então devemos apresentar a resposta com três algarismos significativos. Assim:
m(\mathrm{NaF}) \approx 5,25\\ \text{g}.
Você pode anotar também 5,249\\ \text{g} se quiser mais casas, mas para relatório em prova prefira 5,25\\ \text{g}.

Resposta

5,25\\ \text{g NaF}

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