Considerando processos de preparo de soluções, resolva os problemas a seguir:
a) ( 7 pontos) Um volume de 250 mL de solução de sulfato de lítio,
, com concentração deste sal igual a
foi preparada pela dissolução de sulfato de lítio mono-hidratado,
. Que massa, em gramas, desse reagente hidratado foi utilizada no preparo da solução de
, assumindo que a pureza do reagente é igual a
.
b) ( 7 pontos) Que volume, em mL, da solução preparada no item anterior será necessário para preparar
de uma solução diluída cuja concentração final de íons lítio seja igual a
?
c) (
pontos) Uma massa de
de cloreto de alumínio (
) foi adicionada em 55,0 mL de água, a
, e agitada até atingir o equilíbrio termodinâmico. Dado que a solubilidade do
a
é de
por 100 mL de água, a solução formada é saturada, insaturada ou supersaturada? Se houver precipitação, qual a massa de precipitado formada? Justifique.
a) ( 7 pontos) Um volume de 250 mL de solução de sulfato de lítio,
b) ( 7 pontos) Que volume, em mL, da solução preparada no item anterior será necessário para preparar
c) (
Passo 1
Enunciado e dados importantes (o que é pedido):
- (a) Preparou-se
de solução de sulfato de lítio com concentração do sal igual a . O reagente utilizado foi o sulfato de lítio mono-hidratado com pureza . Pergunta: qual a massa (em gramas) desse reagente hidratado necessária para preparar a solução? - Dados fornecidos úteis para (a): volume da solução
, concentração do sal , reagente , pureza . - (b) Usando a solução preparada em (a), qual o volume (em mL) dessa solução que precisamos para preparar
de uma solução na qual a concentração final de íons lítio é ? - Dados úteis para (b): volume final
, , concentração do sal na solução estoque (do item (a)). - Observação importante para (b): cada fórmula de
fornece íons ao se dissolver. - (c) Foi adicionada massa
de a de água a . A solubilidade do a é por de água. Pergunta: a solução formada é saturada, insaturada ou supersaturada? Se houver precipitação, qual a massa de precipitado formada? - Dados úteis para (c): massa adicionada
, volume de água , solubilidade (a ).
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (curtinho e didático):
- Molaridade (concentração): a molares
relacionam-se com número de mols e volume (em litros) por
Expliquei:
é em
,
em
, dá número de mols
.
- Molar mass (massa molar) de um composto: é soma das massas atômicas dos átomos na fórmula; unidade
. Para um hidrato, a massa molar inclui a massa da(s) molécula(s) de água ligada. - Pureza: se o reagente tem pureza
(ex.: ), isso significa que cada grama de reagente contém gramas do composto desejado. Para obter uma massa do composto puro, precisamos de . - Diluição e conservação de quantidade de espécie: quando diluímos uma solução, a quantidade de soluto (mols) se conserva. Para uma espécie específica,
onde
são concentração e volume da solução concentrada e
da diluída.
- Solubilidade em g por 100 mL: para um volume diferente de água, ajustamos proporcionalmente. Se solubilidade é
, em a massa máxima dissolvida é .
Passo 3
Resolvendo (a): quantidade de mols de
necessária.
- Converter volume para litros:
- Usar
:
Expliquei: precisamos de
mol de
para obter a concentração pedida no volume dado.
Passo 4
Resolvendo (a): calcular massas molares e massa do hidrato necessária (supondo reagente puro).
- Calcular massa molar do anidro
:
- Massa molar da água:
- Massa molar do hidrato
:
- Massa de hidrato necessária (se o reagente fosse
):
Expliquei: uma vez que cada mol de hidrato contém exatamente 1 mol de
, multiplicamos os mols necessários pela massa molar do hidrato para saber quantos gramas do hidrato puro seriam suficientes.
Passo 5
Resolvendo (a): ajuste pela pureza do reagente.
- Pureza
. Para obter de hidrato efetivo, a massa de reagente impuro necessária é
- Arredondando com cuidado considerando os dados (três algarismos significativos apropriados), temos
.
Expliquei: dividimos pela pureza porque sóda massa medida corresponde ao composto desejado; o resto é impurezas.
Passo 6
Resolvendo (b): relação entre concentração do sal e concentração dos íons lítio; usar diluição.
- Dissociação do sal:
Portanto a concentração de
na solução estoque (a do item (a)) é
Expliquei: cada mol de
gera 2 mol de
, então multiplicamos por 2.
Passo 7
Resolvendo (b): aplicar fórmula de diluição para os íons lítio.
- Queremos que na solução final de volume
a concentração de seja . A concentração inicial (na solução estoque) para é . - Usar
para achar :
- Converter para mL:
Expliquei: então devemos pipetarda solução estoque e completar até para obter a concentração desejada de .
Passo 8
Resolvendo (c): verificar saturação e calcular precipitado (se houver).
- Solubilidade dada:
de dissolvem-se em de água a . - Para
de água, a massa máxima dissolvida (massa saturante) é
- Comparar com a massa adicionada
. Como , nem todo o soluto se dissolve: a solução atinge a saturação e o excesso precipita. - Massa de precipitado formada:
Expliquei: sob essas condições a solução é saturada e
do
não se dissolvem e ficam como precipitado.
Resposta
(a)
\n
(b) \n
(c) A solução é saturada e a massa de precipitado formada é .
(b)
(c) A solução é saturada e a massa de precipitado formada é