Determinação do teor de carbonato em soda cáustica comercial Pesa-se2,5g da amostra,transfere para balão de 500 mL retira uma alíquota de 25 mL e titula com \mathrm{HCl} 0,112 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} na presença de metilorange como indicador,esse procedimento fornece a alcalinidade total ou seja hidróxido + carbonato,volume consumido 24,35 \mathrm{~mL}. Outra alíquotade 25 mL é tratada com solução de \mathrm{BaCl}_{2} 1 \% para precipitação do carbonato, e a seguir titulada com solução padrão de HCl 0,112 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} na presença de fenolftaleína como indicador,portanto só o hidróxido será titulado neste procedimento,volume gasto 20,50 \mathrm{~mL}. Calculea porcentagem de:
a) NaOH
b) \mathrm{Na}_{2} \mathrm{CO}_{3}

Passo 1

Lista clara do que o enunciado dá e o que pede.
  • Massa da amostra pesada: 2,5\\ \text{g}.
  • A amostra foi dissolvida e completada para 500\\ \text{mL} (portanto cada alíquota de 25\\ \text{mL} representa \tfrac{25}{500}=\tfrac{1}{20} da amostra total).
  • Primeira alíquota de 25\\ \text{mL}: titulação com \mathrm{HCl} 0,112\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}} usando metilorange (indicador). Volume gasto: 24,35\\ \text{mL}. Esse procedimento determina a alcalinidade total (hidróxido + carbonato).
  • Segunda alíquota de 25\\ \text{mL}: trata-se com \mathrm{BaCl}_2 1\% para precipitar o carbonato e depois titula-se com \mathrm{HCl} 0,112\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}} usando fenolftaleína. Volume gasto: 20,50\\ \text{mL}. Como o carbonato foi precipitado, esta titulação neutraliza apenas o hidróxido.
  • O enunciado pede calcular as porcentagens, na amostra original de 2,5\\ \text{g}, de:
    (a) \mathrm{NaOH}
    (b) \mathrm{Na_2CO_3}

Passo 2

Calcular as quantidades de mols de \mathrm{HCl} consumidas em cada titulação (use n=C\cdot V; lembrar de converter mL para L).
  • Para a titulação da alcalinidade total:
n_{\text{total}} = C\cdot V = 0{,}112\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}}\times 0{,}02435\\ \mathrm{L}
n_{\text{total}} = 0{,}0027272\\ \mathrm{mol}.
  • Para a titulação após precipitar o carbonato (apenas hidróxido):
n_{\text{OH (alíquota)}} = C\cdot V = 0{,}112\\ \mathrm{mol\\ L^{-1}}\times 0{,}02050\\ \mathrm{L}í
n_{\text{OH (alíquota)}} = 0{,}0022960\\ \mathrm{mol}.í

Passo 3

Entendimento estequiométrico do que cada titulação representa (aulas rápidas do porquê).
  • Reações relevantes:
    • Para hidróxido: \mathrm{OH^-} + \mathrm{H^+}\to \mathrm{H_2O}. Um mol de OH⁻ consome 1 mol de H⁺.
    • Para carbonato: \mathrm{CO_3^{2-}} + 2\mathrm{H^+}\to \mathrm{H_2CO_3} (ou \mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}). Um mol de \mathrm{CO_3^{2-}} consome 2 mols de H⁺ quando se titula completamente até o ponto ácido.
  • Por isso, quando se titula a mistura (sem precipitar o carbonato) o número total de mols de HCl consumidos satisfaz:
n_{\text{total}} = n_{\text{OH (alíquota)}} + 2\,n_{\mathrm{CO_3^{2-}\\ (alíquota)}}.íí
  • No segundo procedimento o carbonato foi precipitado, portanto n_{\text{OH (alíquota)}}í foi medido diretamente.

Passo 4

Calcular os mols de \mathrm{CO_3^{2-}} presentes na alíquota usando a relação acima.
n_{\mathrm{CO_3^{2-}\\ (alíquota)}}=\frac{n_{\text{total}}-n_{\text{OH (alíquota)}}}{2}íí
Substituindo os valores:
n_{\mathrm{CO_3^{2-}\\ (alíquota)}}=\frac{0{,}0027272-0{,}0022960}{2}= \frac{0{,}0004312}{2}=0{,}0002156\\ \mathrm{mol}.í

Passo 5

Passar dos mols na alíquota para os mols na amostra inteira (fator 20, pois 500/25=20).
  • Mols de \mathrm{NaOH} na amostra inteira:
n_{\mathrm{NaOH}} = 20\times n_{\text{OH (alíquota)}} = 20\times 0{,}0022960 = 0{,}045920\\ \mathrm{mol}.í
  • Mols de \mathrm{Na_2CO_3} na amostra inteira: cada mol de \mathrm{Na_2CO_3} contém 1 mol de \mathrm{CO_3^{2-}}, logo
n_{\mathrm{Na_2CO_3}} = 20\times n_{\mathrm{CO_3^{2-}\\ (alíquota)}} = 20\times 0{,}0002156 = 0{,}004312\\ \mathrm{mol}.í

Passo 6

Converter mols em massa usando massas molares e calcular percentagens. Usar massas molares aproximadas: M(\mathrm{NaOH})=40{,}00\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}; M(\mathrm{Na_2CO_3})=105{,}99\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.
  • Massa de \mathrm{NaOH} na amostra:
m_{\mathrm{NaOH}} = n_{\mathrm{NaOH}}\times M(\mathrm{NaOH}) = 0{,}045920\times 40{,}00 = 1{,}8368\\ \mathrm{g}.
  • Massa de \mathrm{Na_2CO_3} na amostra:
m_{\mathrm{Na_2CO_3}} = n_{\mathrm{Na_2CO_3}}\times M(\mathrm{Na_2CO_3}) = 0{,}004312\times 105{,}99 \approx 0{,}4570\\ \mathrm{g}.
  • Percentagens relativas à amostra de 2,5\\ \mathrm{g}:
\%\\ \mathrm{NaOH} = \frac{m_{\mathrm{NaOH}}}{2{,}5}\times 100 = \frac{1{,}8368}{2{,}5}\times 100 \approx 73{,}47\%.
\%\\ \mathrm{Na_2CO_3} = \frac{m_{\mathrm{Na_2CO_3}}}{2{,}5}\times 100 = \frac{0{,}4570}{2{,}5}\times 100 \approx 18{,}28\%.

Passo 7

Verificação rápida e observações finais (para ficar tranquilo):
  • Soma das percentagens encontradas: 73{,}47\% + 18{,}28\% = 91{,}75\%. O restante ( \approx 8{,}25\%) pode ser impurezas, água, outros sais, etc. Não é obrigatório somar 100% necessariamente.
  • Resultado com algarismos significativos compatíveis com os dados experimentais é normalmente dado com duas casas decimais nas percentagens.

Resposta

(a) 73{,}47\%
(b) 18{,}28\%

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