Uma lâmina de zinco, tendo sido imersa em
de ácido nítrico
foi completamente dissolvida a frio, não tendo havido desprendimento de gás durante a reação, que resultou apenas na formação de nitratos e água. À solução obtida, ainda ácida, adicionou-se hidróxido de sódio concentrado, em excesso e aqueceu-se. Deu-se o desprendimento de um gás de odor característico que neutralizou 222,5 mL de uma solução de ácido clorídrico 0,10 mol/L. Qual a massa de zinco dissolvida?
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações (vou listar tudo certinho para a gente não se perder):
Passo 2
Primeiro vamos identificar o gás e calcular quantas mols dele houve.
O gás de odor característico que é libertado ao aquecer solução de com
é a amônia,
. A reação que ocorre na neutralização com
é
O gás de odor característico que é libertado ao aquecer solução de
isto é, 1 mol de
reage com 1 mol de
. Portanto as mols de
liberadas são iguais às mols de
gastas na titulação. Calculamos as mols de
:
Logo
Passo 3
Agora precisamos ligar as mols de
produzidas com as mols de zinco dissolvidas. Isso exige escrever a estequiometria da reação entre zinco metálico e ácido nítrico quando o nítrico atua como oxidante formando nitratos e, parcialmente, íon amônio. Um caminho didático é usar semireações:
oxidação (zinco):
redução (nitrato
amônio):
Para combinar, igualamos elétrons: multiplica-se a semi-oxidação por 4 (4×2 e^- = 8 e^-). Somando as duas semi-reações obtemos a equação global:
Essa equação mostra claramente a relação molar importante para nós: cada
mol de
(ou de
formado) corresponde a
mols de
oxidadas. Portanto a relação entre mols é
(Usei
e
intercambiavelmente aqui porque a amônia liberada ao aquecer com
procede da desprotonação do
que estava presente.)
Passo 4
Aplicando a relação estequiométrica com o valor de
que calculamos:
Passo 5
Passamos de mols para massa usando a massa molar do zinco. Tomando
:
Arredondando de modo razoável para duas casas significativas (consistente com dados medidos) obtemos
Passo 6
Verificação rápida (importante): pela equação global cada
mols de
consomem
mols de
. Para
o
necessário seria
Comparando com o dado do enunciado, as mols iniciais de
fornecidas por
a
são
que é muito menor que
. Ou seja, com os números dados no enunciado existe uma inconsistência: a quantidade de
informada não seria suficiente para produzir a quantidade de amônia titulada. Provavelmente há um erro de digitação no enunciado (por exemplo, a concentração do ácido nítrico deveria ser maior). Mesmo assim, se adotarmos a hipótese padrão usada em exercícios (isto é, que havia ácido nítrico em excesso e a estequiometria dada vale), a massa do zinco calculada é a indicada acima.
Resposta
5,82 g