Um Analista está planejando a análise do teor de carbonato de sódio (Na2 CO3) em amostras de Barrilha. Auxilie no planejamento respondendo as seguintes perguntas:
a) Qual o volume de ácido sulfúrico concentrado PA ( 98 % em massa e densidade de 1,84 kg / L ) deve ser utilizado para o preparo de 1,0 L de solução de H2 SO4 a 0,05 mol^-1 ?

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos que preparar 1,0 litro de uma solução de ácido sulfúrico ( H2SO4) com concentração de 0,05 mol/L. Para isso, precisamos calcular o volume do ácido sulfúrico concentrado (que é 98% de H2SO4 em massa e tem densidade de 1,84 kg/L) que será utilizado nessa preparação. Vamos usar conceitos de molaridade, massa molar e densidade para resolver o problema.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de H2SO4 necessários para preparar 1,0 litro de solução com concentração de 0,05 mol/L. A molaridade ( C) é dada por:
C = nV
Onde:
  • C é a concentração em mol/L,
  • n é o número de mols,
  • V é o volume em litros.
Rearranjando para encontrar n:
n = C times V = 0,05 mol/L times 1,0 L = 0,05 mol

Passo 3

Agora, vamos determinar a massa de H2SO4 necessária. Para isso, precisamos da massa molar do H2SO4. A massa molar é a soma das massas atômicas de todos os átomos na molécula:
  • H: 1,01 g/mol times 2 = 2,02 g/mol
  • S: 32,07 g/mol
  • O: 16,00 g/mol times 4 = 64,00 g/mol
Totalizando:
MH2SO4 = 2,02 + 32,07 + 64,00 = 98,09 g/mol
Agora, a massa ( m) necessária é:
m = n times M = 0,05 mol times 98,09 g/mol = 4,9045 g

Passo 4

Sabemos que o ácido sulfúrico concentrado possui 98% de H2SO4 em massa. Isso significa que, para cada 100 g de solução concentrada, temos 98 g de H2SO4. Portanto, a massa de solução concentrada necessária ( mconcentrada) pode ser calculada por:
mconcentrada = m% , pureza = 4,9045 g0,98 approx 5,0 g

Passo 5

Agora, vamos calcular o volume da solução concentrada que contém esses 5,0 g de H2SO4. Usamos a densidade ( d) para relacionar massa e volume:
d = mV Rightarrow V = md
Dado que a densidade é 1,84 kg/L, que é equivalente a 1840 g/L, temos:
V = 5,0 g1840 g/L approx 0,00272 L
Convertendo para mililitros:
0,00272 L times 1000 mLL approx 2,72 mL

Resposta

Para preparar 1,0 L de solução de H2SO4 a 0,05 mol/L, deve-se utilizar aproximadamente 2,7 mL de ácido sulfúrico concentrado.

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