Uma amostra de
de um determinado fertilizante contém nitrogênio na forma de sulfato de amônio,
. Para determinar a quantidade de N , aquece-se a amostra com hidróxido de sódio, NaOH , segundo a equação 1 :
A amônia,
, produzida é coletada em
de ácido clorídrico,
e reage conforme a equação 2 :
Esta solução contendo um excesso de
reage finalmente com
de uma solução de
, conforme equação 3 :
a) Determine a percentagem do nitrogênio no fertilizante.
Dados:
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede, sem resolver ainda.
- O enunciado pede: a) determinar a percentagem de nitrogênio no fertilizante (ou seja, massa de N por massa de amostra, em %).
- Dados fornecidos:
- Massa da amostra do fertilizante:
. - Volume da solução de
que recebeu a amônia: . - Concentração da solução de
: . - Volume da solução de
usado para titular o excesso de : . - Concentração da solução de
: . - Massa atômica do nitrogênio:
.
- Massa da amostra do fertilizante:
- Reações relevantes:
- A amônia liberada reage com o ácido:
(relação estequiométrica ). - Observação importante sobre o sal usado: cada unidade de
contém 2 átomos de N (dois grupos ), logo cada mol de libera até 2 mol de quando tratada com base. Essa relação estequiométrica será usada na resolução.
- A amônia liberada reage com o ácido:
Passo 2
Entender o que calcular primeiro: vamos determinar quantos mols de
foram inicialmente colocados (essa é uma operação padrão de titulação:
). Depois vamos subtrair os mols de
que sobraram (titulado pelo NaOH) para obter os mols de
que reagiram com
. Como a reação
é
, esses mols de
consumidos serão iguais aos mols de
liberados.
Cálculo dos mols iniciais de
:
Agora fazemos a conta:
Passo 3
Cálculo dos mols de
usados para titular o excesso de
:
Passo 4
Relação entre
e o excesso de
: a reação é 1:1 (
), logo
Agora calculamos os mols de
que reagiram com a amônia (ou seja, os mols consumidos pelo
):
Passo 5
Como a reação entre
e
é estequiometricamente
,
Explicação didática rápida: isso significa que chegaram à solução exatamente
mol de
. Cada mol de
contém 1 mol de átomos de N (pois fórmula
tem um N por molécula). Portanto, os mols de
presentes são iguais aos mols de
.
Passo 6
Cálculo da massa de nitrogênio contida na amostra: massa de N é número de mols de N vezes massa molar do N.
Como
e
,
Observação alternativa (consistência com a fórmula do sal): poderia também calcular o número de mols de
formado a partir de
sabendo que cada mol do sal libera 2 mol de
:
. Multiplicando
por
obter-se-ia a mesma massa de N.
Passo 7
Cálculo da percentagem de nitrogênio na amostra:
Substituindo os valores:
Arredondando para três algarismos significativos (os dados experimentais têm por volta de 3 algarismos significativos nos volumes e concentrações), fica
Pequeno incentivo: você já está quase lá — é só organizar os mols e as relações estequiométricas; o resto é conta direta.