Questão 02. Um caminhão tanque carregando 5,0 \times 10^{3} \mathrm{~kg} de solução de ácido sulfúrico concentrado tomba e derrama sua carga. Se o ácido sulfúrico é 95 \% em massa e tem d= 1,84 \mathrm{g} \mathrm{mL}^{-1}, quantos kg de bicarbonato de sódio devem ser adicionados para neutralizar o ácido? A equação química que represente a reação de neutralização é dada a seguir:
\mathrm{NaHCO}_{3(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}+\mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})} .

Passo 1

O enunciado nos dá uma massa de solução de ácido sulfúrico de 5,0\times10^{3} kg, com concentração de 95\% em massa e densidade d=1,84\\ \mathrm{g\,mL^{-1}}. Precisamos calcular a massa de \mathrm{NaHCO_{3}} necessária para neutralizar todo o ácido. Para isso usaremos porcentagem em massa, molares e estequiometria da reação ácido–base.

Passo 2

Calculamos a massa de \mathrm{H_{2}SO_{4}} contida na solução usando a fração em massa:
m_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}}=0{,}95\times m_{\text{solução}} =0{,}95\times5{,}0\times10^{3}\\ \mathrm{kg} =4{,}75\times10^{3}\\ \mathrm{kg}.çã

Passo 3

Convertendo para gramas e encontrando o número de mols de \mathrm{H_{2}SO_{4}}:
m_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}}=4{,}75\times10^{6}\\ \mathrm{g}, \quad M(\mathrm{H_{2}SO_{4}})=98{,}08\\ \mathrm{g\,mol^{-1}},
n_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}} =\frac{4{,}75\times10^{6}}{98{,}08} \approx4,84\times10^{4}\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

A reação de neutralização completa e balanceada é
\mathrm{H_{2}SO_{4}}+2\,\mathrm{NaHCO_{3}} \longrightarrow \mathrm{Na_{2}SO_{4}}+2\,\mathrm{H_{2}O}+2\,\mathrm{CO_{2}}.
Dessa forma, cada mol de \mathrm{H_{2}SO_{4}} consome 2 mol de \mathrm{NaHCO_{3}}.

Passo 5

Calculamos o número de mols de \mathrm{NaHCO_{3}} e depois sua massa:
n_{\mathrm{NaHCO_{3}}} =2\times n_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}} =2\times4,84\times10^{4} =9,68\times10^{4}\\ \mathrm{mol},
M(\mathrm{NaHCO_{3}})=84{,}01\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}, \quad m_{\mathrm{NaHCO_{3}}} =9,68\times10^{4}\times84{,}01 \approx8,13\times10^{6}\\ \mathrm{g} =8,13\times10^{3}\\ \mathrm{kg}.

Resposta

São necessários aproximadamente 8,13\times10^{3} kg de bicarbonato de sódio para neutralizar todo o ácido.

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