( 3,0 pontos) - Calcule o teor de pureza de sulfato de amônio ( \mathrm{MM}=132,1 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1} ), sabendo 7,000 g do sal foram dissolvidas em 100,0 \mathrm{~mL} de solução. Uma alíquota de 10,00 \mathrm{~mL} foi destilada em presença de NaOH e liberou \mathrm{NH}_{3}, sendo recolhido em 50,00 \mathrm{~mL} a \mathrm{HCl} 0,2100 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}(\mathrm{MM}=36,50 \mathrm{~g} \left.\mathrm{mol}^{-1}\right) . \mathrm{O} \mathrm{HCl} que não reagiu foi titulado com \mathrm{NaOH} 0,1250 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}{ }^{-1} gastando 4,000 \mathrm{~mL}. Qual a porcentagem em massa de sulfato de amônio?

Passo 1

Resumo do enunciado: temos uma amostra de massa 7,000 g de sulfato de amônio (MM =132,1 g mol ^{-1}) dissolvida em 100,0 mL de solução. Destilamos uma alíquota de 10,00 mL para liberar \mathrm{NH}_3, que foi absorvida em 50,00 mL de \mathrm{HCl} 0,2100 mol L ^{-1}. O ácido remanescente foi titulado com 4,000 mL de \mathrm{NaOH} 0,1250 mol L ^{-1}. Queremos a pureza (% em massa) do sal. Para isso, vamos:
  1. Calcular quantos mols de \mathrm{HCl} foram inicialmente usados.
  2. Determinar quantos mols de \mathrm{HCl} reagiram com \mathrm{NH}_3.
  3. Ver quantos mols de \mathrm{NH}_3 isso representa.
  4. Traduzir para mols de (\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{SO}_4.
  5. Encontrar a massa de sal puro na amostra e, daí, a porcentagem de pureza.

Passo 2

Cálculo dos mols iniciais de \mathrm{HCl} na armadilha:
n_{\mathrm{HCl,inicial}} = V \times C = 0,05000~\mathrm{L} \times 0,2100~\mathrm{mol/L} = 0,01050~\mathrm{mol}.

Passo 3

Mols de \mathrm{HCl} que sobraram e foram titulados com \mathrm{NaOH}:
n_{\mathrm{NaOH}} = 0,004000~\mathrm{L} \times 0,1250~\mathrm{mol/L} = 0,0005000~\mathrm{mol}.
Esse valor é igual aos mols de \mathrm{HCl} em excesso. Logo, os mols de \mathrm{HCl} que reagiram com \mathrm{NH}_3 foram
n_{\mathrm{HCl, reagida}} = 0,01050 - 0,0005000 = 0,01000~\mathrm{mol}.

Passo 4

Na reação de destilação, cada mol de (\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{SO}_4 gera 2 mol de \mathrm{NH}_3. E cada mol de \mathrm{NH}_3 consome 1 mol de \mathrm{HCl}. Portanto,
n_{\mathrm{NH}_3} = n_{\mathrm{HCl, reagida}} = 0,01000~\mathrm{mol},
e assim
n_{(\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{SO}_4} = \frac{n_{\mathrm{NH}_3}}{2} = \frac{0,01000}{2} = 0,005000~\mathrm{mol}
na alíquota de 10,00 mL.

Passo 5

Massa de (\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{SO}_4 pura nessa alíquota:
m_{\text{aliquota}} = 0,005000~\mathrm{mol} \times 132,1~\mathrm{g/mol} = 0,6605~\mathrm{g}.
Como 10{,}00 mL é 1/10 de 100{,}0 mL, a massa pura total na amostra de 7,000 g é
m_{\text{pura}} = 0,6605~\mathrm{g} \times 10 = 6,605~\mathrm{g}.
Logo, a porcentagem de pureza é
\%\text{pureza} = \frac{6,605}{7,000} \times 100 \approx 94,36\%.

Resposta

A amostra de sulfato de amônio tem pureza de aproximadamente 94,36 %.

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