Exatamente 21,4 \mathrm{~cm}^{3} de uma solução de \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} foi necessário para reagir com 25,0 \mathrm{~cm}^{-3} uma solução de NaOH . Sabendo que a concentração da solução de \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} é 0,100 \mathrm{~mol} \mathrm{dm}^{-3}, calcule a concentração da solução de NaOH. Dê o nome dos reagentes e produtos formados.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
  • Dados fornecidos:
    • Volume de \mathrm{H_2SO_4}: 21,4\\ \mathrm{cm^3}.
    • Concentração de \mathrm{H_2SO_4}: 0,100\\ \mathrm{mol\\ dm^{-3}}.
    • Volume da solução de NaOH: 25,0\\ \mathrm{cm^3}.
    • Foi necessário exatamente o volume dado de \mathrm{H_2SO_4} para reagir totalmente com a solução de NaOH (isto é, mistura estequiométrica).
  • O que o enunciado pede:
    1. Calcular a concentração da solução de NaOH (em \mathrm{mol\\ dm^{-3}}).
    2. Dar o nome dos reagentes e dos produtos formados na reação.

Passo 2

Relembrando as fórmulas e conceitos que usaremos (explicadinho passo a passo).
  • Conceito de concentração molar: a concentração c é o número de mols n dividido pelo volume V da solução:
c=\frac{n}{V},
onde
  • c tem unidade \mathrm{mol\\ dm^{-3}},
  • n tem unidade \mathrm{mol},
  • V tem unidade \mathrm{dm^3}.
  • Cuidado com unidades de volume: 1\\ \mathrm{dm^3}=1000\\ \mathrm{cm^3}. Para usar a fórmula acima com c em \mathrm{mol\\ dm^{-3}} é preciso converter volumes de \mathrm{cm^3} para \mathrm{dm^3} dividindo por 1000.
  • Estequiometria da reação: escrever a equação balanceada entre \mathrm{H_2SO_4} e \mathrm{NaOH}. O ácido sulfúrico é diprótico (tem dois H+ disponíveis), por isso reage com duas bases NaOH:
\mathrm{H_2SO_4} + 2\,\mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + 2\,\mathrm{H_2O}.
Dessa equação segue a relação molar:
1\\ \text{mol de }\mathrm{H_2SO_4}\\ \text{reage com}\\\ 2\\ \text{mol de }\mathrm{NaOH}.

Passo 3

Converter volumes para \mathrm{dm^3}.
  • Converter 21,4\\ \mathrm{cm^3} para \mathrm{dm^3}:
V_{\mathrm{H_2SO_4}}=\frac{21,4}{1000}=0,0214\\ \mathrm{dm^3}.
  • Converter 25,0\\ \mathrm{cm^3} para \mathrm{dm^3}:
V_{\mathrm{NaOH}}=\frac{25,0}{1000}=0,0250\\ \mathrm{dm^3}.

Passo 4

Calcular o número de mols de \mathrm{H_2SO_4} usados.
Usando \;n=c\cdot V\; para o ácido:
n_{\mathrm{H_2SO_4}}=c_{\mathrm{H_2SO_4}}\cdot V_{\mathrm{H_2SO_4}}=0,100\cdot 0,0214=0,00214\\ \mathrm{mol}.
Explicação curta: multiplicou-se a concentração (mol por dm^3) pelo volume (dm^3) para obter mols.

Passo 5

Usar a estequiometria para obter os mols de \mathrm{NaOH}.
Da equação balanceada:
n_{\mathrm{NaOH}}=2\cdot n_{\mathrm{H_2SO_4}}=2\cdot 0,00214=0,00428\\ \mathrm{mol}.
Explicando: cada mol de \mathrm{H_2SO_4} consome dois mols de \mathrm{NaOH}, por isso multiplicamos por 2.

Passo 6

Calcular a concentração da solução de NaOH.
Aplicando c=\dfrac{n}{V} para NaOH:
c_{\mathrm{NaOH}}=\frac{n_{\mathrm{NaOH}}}{V_{\mathrm{NaOH}}}=\frac{0,00428}{0,0250}=0,1712\\ \mathrm{mol\\ dm^{-3}}.
Considerando algarismos significativos dos dados (concentração do ácido 0,100 tem três algarismos significativos; volumes 21,4 e 25,0 têm três), arredondamos para três algarismos significativos:
c_{\mathrm{NaOH}}=0,171\\ \mathrm{mol\\ dm^{-3}}.

Passo 7

Nomes dos reagentes e produtos formados (descrição simples e direta).
  • Reagentes: \mathrm{H_2SO_4} — ácido sulfúrico; \mathrm{NaOH} — hidróxido de sódio (base).
  • Produtos: \mathrm{Na_2SO_4} — sulfato de sódio; \mathrm{H_2O} — água.

Resposta

c_{\mathrm{NaOH}}=0,171\\ \mathrm{mol\\ dm^{-3}}
Reagentes: \mathrm{H_2SO_4} (ácido sulfúrico) e \mathrm{NaOH} (hidróxido de sódio)
Produtos: \mathrm{Na_2SO_4} (sulfato de sódio) e \mathrm{H_2O}

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