1. (Mackenzie) Uma amostra de 340,0 \mathrm{~g} de salitre do Chile, cujo teor em nitrato de sódio é de 75 \%, reage com ácido sulfúrico concentrado, produzindo bissulfato de sódio \left(\mathrm{NaHSO}_{4}\right) e ácido nítrico. A massa mínima de ácido, necessária para reagir com todo o nitrato de sódio, é igual a:
    Dadas as massas molares: (\mathrm{g} / \mathrm{mol}) \mathrm{H}=1, \mathrm{~N}=14, \mathrm{O}=16, \mathrm{Na}=23 e \mathrm{S}=32
    a) 147,0 \mathrm{~g}
    b) 522,7 \mathrm{~g}
    c) 73,5 \mathrm{~g}
    d) 294,0 \mathrm{~g}
    e) 392,0 \mathrm{~g}

Passo 1

O enunciado fornece as seguintes informações:
  • Massa total da amostra de salitre: 340{,}0\\ \mathrm{g}.
  • Teor em nitrato de sódio: 75\% (ou seja, 75\% da massa é \mathrm{NaNO}_3).
  • A reação entre \mathrm{NaNO}_3 e ácido sulfúrico concentrado produz \mathrm{NaHSO}_4 e ácido nítrico.
  • Massas atômicas fornecidas: \mathrm{H}=1,\\ \mathrm{N}=14,\\ \mathrm{O}=16,\\ \mathrm{Na}=23,\\ \mathrm{S}=32.
    O que a questão pede: a massa mínima de ácido sulfúrico necessária para reagir com todo o \mathrm{NaNO}_3 presente na amostra.

Passo 2

Escrever e interpretar a equação química estequiométrica (balanceada) do processo:
\mathrm{NaNO}_3 + \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 \longrightarrow \mathrm{NaHSO}_4 + \mathrm{HNO}_3
Explicação didática rápida: cada fórmula química representa uma espécie; os coeficientes (aqui todos 1) dizem quantas moléculas/mol de cada substância reagem ou são formadas. Da equação balanceada vê‑se que 1 mol de \mathrm{NaNO}_3 consome exatamente 1 mol de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4. Portanto, o número de mols de ácido necessário é igual ao número de mols de \mathrm{NaNO}_3 presente.

Passo 3

Calcular a massa de \mathrm{NaNO}_3 presente na amostra a partir do percentual:
\text{massa de }\mathrm{NaNO}_3 = 75\% \times 340{,}0\\ \mathrm{g} = 0{,}75\cdot340{,}0\\ \mathrm{g}.
Fazendo a conta:
0{,}75\cdot340{,}0 = 255{,}0\\ \mathrm{g}.
Explicação: percentagem significa “por cento” — 75\% significa 75/100 = 0{,}75.

Passo 4

Calcular a massa molar (massa de 1 mol) do \mathrm{NaNO}_3. Soma das massas atômicas:
M(\mathrm{NaNO}_3)=\mathrm{Na}+\mathrm{N}+3\cdot\mathrm{O} = 23+14+3\cdot16.
Calcular:
M(\mathrm{NaNO}_3)=23+14+48=85\\ \mathrm{g/mol}.
Explicação didática: massa molar é a massa correspondente a 1 mol (ou 6{,}022\times10^{23} unidades), obtida somando as massas atômicas das espécies na fórmula.

Passo 5

Calcular o número de mols de \mathrm{NaNO}_3 presentes:
n(\mathrm{NaNO}_3)=\frac{\text{massa de }\mathrm{NaNO}_3}{M(\mathrm{NaNO}_3)}=\frac{255{,}0}{85}.
Fazendo a divisão:
\frac{255{,}0}{85}=3{,}0\\ \mathrm{mol}.
Explicação: o conceito de mol permite passar de massa para quantidade de matéria; aqui deu um número inteiro agradável 3\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Usar a estequiometria da reação: como a reação consome 1 mol de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 por mol de \mathrm{NaNO}_3, a quantidade de ácido necessária é
n(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)=n(\mathrm{NaNO}_3)=3{,}0\\ \mathrm{mol}.
Agora calcular a massa molar do ácido sulfúrico:
M(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)=2\cdot\mathrm{H}+\mathrm{S}+4\cdot\mathrm{O}=2\cdot1+32+4\cdot16.
Calculando:
M(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)=2+32+64=98\\ \mathrm{g/mol}.
Explicação: mesma ideia de massa molar; soma-se cada átomo presente na fórmula.

Passo 7

Calcular a massa de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 necessária:
\text{massa de }\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 = n(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)\cdot M(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)=3{,}0\cdot98.
Fazendo a multiplicação:
3{,}0\cdot98=294{,}0\\ \mathrm{g}.
Pequeno comentário de incentivo: beleza — as contas fecharam redondinho. Esse é o mínimo de ácido sulfúrico que reage com todo o \mathrm{NaNO}_3 presente.

Resposta

d) 294{,}0\\ \mathrm{g}

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