Uma mistura de alumínio e cobre finamente divididos foi tratada com HCl aquoso. O aluminio se dissolve completamente, liberando gás hidrogênio, mas o cobre permanece na forma metálica pura. 0,350 g de uma amostra da mistura metálica produz 415 cm^3 de gás hidrogênio puro nas CNTP. Qual é a porcentagem em peso de alumínio na mistura?

Passo 1

Beleza, resumindo o enunciado: a gente tem uma mistura de alumínio (Al) e cobre (Cu), e ao tratar com HCl, só o Al reage, liberando gás hidrogênio (H₂), enquanto o Cu fica parado. Pegamos 0,350 g dessa mistura e obtemos 415 cm³ de H₂ a CNTP. A pergunta é: qual a porcentagem em peso de Al na mistura?
Conteúdo: este problema envolve estequiometria de reação e uso da ideia de volume molar de gás nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP). Vamos precisar:
  1. Saber que, em CNTP (0 °C e 1 atm), 1 mol de gás ocupa 22,4 L.
  2. A equação balanceada da reação do Al com HCl:
2,Al + 6,HCl to 2,AlCl3 + 3,H2

Passo 2

Calcular quantos mols de H₂ foram gerados. A gente sabe que:
Volume de H₂ = 415,cm^3 = 0,415,L
E o volume molar em CNTP é nH2 = VH2Vm = 0,41522,4 approx 0,01854;mol . Logo,
(Explicando: “n” é o número de mols, “V” é volume e “V_m” o volume molar.)

Passo 3

Agora usamos a estequiometria da reação:
2,Al to 3,H2
Isso significa que 2 mols de Al produzem 3 mols de H₂. Pra cada mol de Al, sai nAl = nH2times 23 = 0,01854 times 23 approx 0,01236;mol mol de H₂. Invertendo a relação pra achar mol de Al:

Passo 4

Transformar mols de Al em massa. A massa molar do Al é mAl = nAl times MAl = 0,01236 times 26,98 approx 0,3334,g . Então:
%;Al = 0,33340,350 times 100% approx 95,3%
Pra achar a porcentagem em peso de Al na mistura, dividimos essa massa pela massa total da amostra (0,350 g) e multiplicamos por 100%:

Resposta

A mistura contém aproximadamente 95,3 % de alumínio em massa.

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