As novas moedas de centavos, que começaram a circular no mercado, apresentam uma tonalidade avermelhada obtida por eletrodeposição de cobre a partir de uma solução de sulfato de cobre (II). Para recobrir um certo número de moedas foi efetuada a eletrólise, com uma corrente elétrica de 5 ampères, em 1 L de solução 0,1 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{em} \mathrm{CuSO}_{4}, totalmente dissociado.
Escreva a equação química que representa a dissociação do sulfato de cobre (II) e calcule a concentração dos íons sulfato, \mathrm{em} \mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1}, na solução inicial.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  • Escrever a equação química que representa a dissociação do sulfato de cobre (II).
  • Calcular a concentração dos íons sulfato, em mol L^{-1}, na solução inicial.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
  • A solução é de sulfato de cobre (II) com concentração 0,1\\ \mathrm{mol\;L^{-1}} (isto é, 0{,}1\\ \mathrm{M}) — já totalmente dissociada.
  • O volume usado na eletrólise foi 1\\ \mathrm{L}.
    (Observação: a corrente de 5 ampères e a eletrólise não são necessárias para determinar a dissociação inicial; a pergunta pede a concentração na solução inicial.)

Passo 2

Explicando o que significa “dissociação” aqui (passo didático): quando um sal iônico como o sulfato de cobre(II) é colocado em água e “dissocia totalmente”, ele se separa em íons. Cada fórmula do sal se transforma em uma certa quantidade de cada íon, obedecendo a estequiometria da fórmula química. Vamos ver isso com calma para não emperrar na prova.

Passo 3

Identificando os íons na fórmula \mathrm{CuSO_4}:
  • O cobre aparece como íon \mathrm{Cu^{2+}} (porque é cobre(II), carga +2).
  • O ânion é o sulfato \mathrm{SO_4^{2-}} (carga −2).
    Como as cargas somam zero na fórmula do sal, a dissociação produz 1 mol de \mathrm{Cu^{2+}} para cada 1 mol de \mathrm{SO_4^{2-}}.
A equação de dissociação (colocada sozinha em bloco) é:
\mathrm{CuSO_4 (s) \rightarrow Cu^{2+} (aq) + SO_4^{2-} (aq)}

Passo 4

Agora, lembrando o conceito de molaridade (para a conta): a molaridade c é definida como
c=\frac{n}{V}
onde n é o número de mols da substância e V é o volume da solução em litros. Se conhecemos c e V, podemos achar n por n=c\cdot V.

Passo 5

Calculemos os mols de \mathrm{CuSO_4} presentes inicialmente (passo a passo, como na prova):
n(\mathrm{CuSO_4}) = c\cdot V = 0{,}1\\ \mathrm{mol\;L^{-1}} \times 1\\ \mathrm{L} = 0{,}1\\ \mathrm{mol}.
Como a dissociação produz exatamente 1 mol de \mathrm{SO_4^{2-}} para cada 1 mol de \mathrm{CuSO_4}, o número de mols de sulfato inicialmente é
n(\mathrm{SO_4^{2-}})=0{,}1\\ \mathrm{mol}.
A concentração (molaridade) do íon sulfato na solução inicial é então
c(\mathrm{SO_4^{2-}})=\frac{n(\mathrm{SO_4^{2-}})}{V}=\frac{0{,}1\\ \mathrm{mol}}{1\\ \mathrm{L}}=0{,}1\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}.

Passo 6

Checagem rápida e dica para a prova: sempre verifique a estequiometria da dissociação. Para um sal simples \mathrm{AB} que dissocia totalmente em \mathrm{A^+} e \mathrm{B^-}, as concentrações dos íons são iguais à do sal. No nosso caso \mathrm{CuSO_4} é do tipo 1:1 entre \mathrm{Cu^{2+}} e \mathrm{SO_4^{2-}}, então ambas ficam 0{,}1\\ \mathrm{M}.

Resposta

\mathrm{CuSO_4 (s) \rightarrow Cu^{2+} (aq) + SO_4^{2-} (aq)}
0{,}1\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}

Exercícios relacionados