Uma amostra de
de água, 5 mL de ácido sulfúrico a
e
de
foram misturadas em um erlenmeyer. A mistura foi aquecida e fervida por
minutos para oxidaro material oxidável presente na água. Após,
de solução de ácido oxálico
foram adicionados à solução e o excesso de ácido foi titulado com
, sendo necessário 5,14 mL para o aparecimento de uma leve coloração rósea. Calcule quantos mg de
foramconsumidos por litro de água. Considere a reação:
de
Passo 1
O enunciado pede para calcular quantos miligramas de
foram consumidos por litro de água. As informações fornecidas são (pego diretamente do enunciado):
- Volume da amostra de água:
. - Foram adicionados inicialmente
de de concentração . - Após oxidação do material da água, foram adicionados
de solução de ácido oxálico de concentração . - O excesso de ácido oxálico foi titulado com
, usando para o ponto de equivalência. - Reação estequiométrica entre permanganato e ácido oxálico fornecida:
- Massa molar aproximada usada para
: .
O que se quer: massa de
consumida pela matéria oxidável presente em
de água, e depois expressar isso em
por litro de água.
Passo 2
Entender o método químico (explicação didática curta).
- Foi feita uma adição inicial de
para oxidar a matéria presente na água. Parte desse permanganato foi consumida pela matéria da água; o que sobrou reagiu depois com o ácido oxálico adicionado. - Como se adicionou ácido oxálico em excesso, ficou uma porção não reagida de ácido oxálico; essa porção foi titulada (voltar a oxidar) pelo
durante a titulação final. - Portanto, podemos seguir esta lógica em mols:
- Calcular os mols iniciais de
adicionados. - Calcular os mols de ácido oxálico adicionados.
- Calcular os mols de
usados na titulação final (a partir do volume de ). - Usando a estequiometria da reação, transformar os mols de
da titulação em mols de ácido oxálico consumidos na titulação; subtrair isso da quantidade total de ácido oxálico adicionada para obter quanto ácido oxálico foi consumido pelo excesso de (isto é, pelo permanganato que sobrou após oxidar a água). - Converter esses mols de ácido oxálico consumidos pelo permanganato em mols de
(usando a mesma estequiometria), esse valor será o permanganato que sobrou depois da oxidação da água. - Subtrair esse permanganato remanescente dos mols iniciais adicionados para obter os mols de
que foram efetivamente consumidos pela matéria presente na água. - Converter esses mols (referentes a
) para massa e depois para mg por litro (multiplicando por 10 porque e a amostra foi ).
- Calcular os mols iniciais de
Passo 3
Calcular os mols envolvidos (conversões explícitas e detalhadas).
- Mols de
adicionados inicialmente:
- Mols de ácido oxálico adicionados:
- Mols de
consumidos na titulação final ( ):
Passo 4
Usar a estequiometria para relacionar
e ácido oxálico.
- Pela reação,
mol de reagem com mol de . Logo, para cada mol de consumido corresponde mol de ácido oxálico consumidos. - Mols de ácido oxálico consumidos pela titulação (isto é, pelo
adicionado na titulação):
- Portanto, o ácido oxálico que foi consumido pelo permanganato remanescente (antes da titulação) é a diferença entre o que foi adicionado e o que sobrou (o que foi titulado):
Passo 5
Converter o ácido oxálico consumido pelo permanganato em mols de
(isto é, quanto de
sobrou e reagiu com o ácido).
- Usando a mesma razão, cada mol de
consome mol de ácido oxálico, então:
Isto é a quantidade de
que restou depois da oxidação da água e que reagiu com o ácido oxálico adicionado.
Passo 6
Calcular os mols de
consumidos pela matéria da água.
- Os mols de
que foram consumidos pela água são a diferença entre os mols inicialmente adicionados e os mols que restaram (e reagiram com o ácido oxálico):
- Essa quantidade refere-se aos
de amostra.
Passo 7
Converter os mols consumidos para massa e depois para
por litro.
- Mols por litro (já que a amostra foi
, multiplicar por para obter por ):
- Converter para massa usando
:
- Em miligramas por litro:
Passo 8
Arredondamento e interpretação final (motivação para arredondar).
- Dados experimentais têm limitações nas casas significativas (volumes com quatro dígitos, concentrações dadas com quatro ou cinco algarismos). Um arredondamento razoável com duas casas decimais fica em torno de
. O enunciado sugere como resultado aproximado ; o valor calculado precisamente aqui é . Ambos estão muito próximos; vou apresentar o valor com duas casas decimais obtido pelo cálculo.