Calcule o volume de solução de ácido sulfúrico a
em massa e densidade relativa igual a
necessário para preparar 200 mL de solução com concentração
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse problema de química! A gente precisa calcular o volume de uma solução de ácido sulfúrico que tem 20% em massa e densidade de 1,14 g/cm³. O objetivo é preparar 200 mL dessa solução com uma concentração de 0,2 mol/L. Para isso, vamos precisar entender conceitos de concentração em massa, densidade e concentração molar.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa uma concentração de 20% em massa. Isso quer dizer que em 100 gramas da solução, temos 20 gramas de ácido sulfúrico (H₂SO₄) e 80 gramas de água.
Passo 3
Agora, vamos usar a densidade da solução para relacionar a massa e o volume. A densidade (ρ) é dada por:
Queremos encontrar o volume, então rearranjamos a fórmula:
Passo 4
Vamos calcular a massa de ácido sulfúrico necessária para a concentração molar desejada. Sabemos que a concentração molar © é dada por:
Onde:
- $ C = 0,2 , mol/L $
- $ V = 0,2 , L $ (200 mL convertidos para litros)
- $ n $ é o número de mols
Rearranjando para encontrar $ n $:
Passo 5
Agora, vamos converter o número de mols de H₂SO₄ para massa. A massa molar do H₂SO₄ é aproximadamente 98 g/mol. Então:
Passo 6
Sabemos que na solução a 20% em massa, a massa de H₂SO₄ corresponde a 20% da massa total da solução. Então, podemos encontrar a massa total da solução ($ m_{solução} $):
Passo 7
Agora que temos a massa da solução, vamos usar a densidade para encontrar o volume necessário:
Como 1 cm³ é igual a 1 mL:
Resposta
Para preparar 200 mL de solução de ácido sulfúrico com concentração de 0,2 mol/L, são necessários aproximadamente 17,19 mL da solução de ácido sulfúrico a 20% em massa.