Questão 2: Considere a reação não balanceada:
\mathrm{CoCl}_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{NaOH}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Co}(\mathrm{OH})_{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{NaCl}(\mathrm{aq})
Partindo de 20 mL de solução de \mathrm{CoCl}_{2} a concentração de 0,3 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} e 30 mL de solução de NaOH a concentração de 0,1 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}, qual a massa de \mathrm{Co}(\mathrm{OH})_{2} obtida considerando que a reação tenha um rendimento de 90 \% ?

Passo 1

O enunciado dá a reação (não balanceada) e diz os volumes e concentrações das soluções, além do rendimento. As perguntas: calcular a massa de \mathrm{Co(OH)}_{2} obtida considerando rendimento de 90\%.
Informações fornecidas:
  • Reação: \mathrm{CoCl}_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{NaOH}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Co(OH)}_{2}(\mathrm{s})+\mathrm{NaCl}(\mathrm{aq}).
  • Volume da solução de \mathrm{CoCl}_{2}: V_{\mathrm{CoCl_2}}=20\\ \mathrm{mL}.
  • Concentração de \mathrm{CoCl}_{2}: C_{\mathrm{CoCl_2}}=0{,}3\\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}.
  • Volume da solução de \mathrm{NaOH}: V_{\mathrm{NaOH}}=30\\ \mathrm{mL}.
  • Concentração de \mathrm{NaOH}: C_{\mathrm{NaOH}}=0{,}1\\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}.
  • Rendimento da reação: 90\%.
O que é pedido:
  • Massa de \mathrm{Co(OH)}_{2} obtida (em gramas), considerando rendimento de 90\%.

Passo 2

Balancear a equação química. Contar átomos por espécie e ajustar coeficientes.
Equação inicial:
\mathrm{CoCl}_{2} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{Co(OH)}_{2} + \mathrm{NaCl}
  • Cobalto (Co): 1 do lado dos reagentes e 1 nos produtos → ok.
  • Cloro (Cl): 2 átomos em \mathrm{CoCl}_{2} → precisa de 2 \mathrm{NaCl} nos produtos.
  • Sódio (Na): Para formar 2 \mathrm{NaCl} precisa de 2 \mathrm{Na} do lado dos reagentes → 2 \mathrm{NaOH}.
  • Hidróxidos (OH): 2 \mathrm{OH} vêm de 2 \mathrm{NaOH} e formam \mathrm{Co(OH)}_{2}.
Equação balanceada:
\mathrm{CoCl}_{2} + 2\,\mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{Co(OH)}_{2} + 2\,\mathrm{NaCl}

Passo 3

Calcular os mols iniciais de cada reagente a partir de volume e concentração.
Converter volumes para litros:
V_{\mathrm{CoCl_2}}=20\\ \mathrm{mL}=0{,}020\\ \mathrm{L}, \qquad V_{\mathrm{NaOH}}=30\\ \mathrm{mL}=0{,}030\\ \mathrm{L}.
Mols de \mathrm{CoCl}_{2}:
n_{\mathrm{CoCl_2}}=C_{\mathrm{CoCl_2}}\times V_{\mathrm{CoCl_2}} =0{,}3\\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\times 0{,}020\\ \mathrm{L} =0{,}006\\ \mathrm{mol}.
Mols de \mathrm{NaOH}:
n_{\mathrm{NaOH}}=C_{\mathrm{NaOH}}\times V_{\mathrm{NaOH}} =0{,}1\\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\times 0{,}030\\ \mathrm{L} =0{,}003\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Determinar o reagente limitante usando a estequiometria da reação balanceada.
A estequiometria diz que 1 mol de \mathrm{CoCl}_{2} reage com 2 mol de \mathrm{NaOH}. Para consumir todos os 0{,}006\\ \mathrm{mol} de \mathrm{CoCl}_{2} seriam necessários:
n_{\mathrm{NaOH,\;necessário}}=2\times n_{\mathrm{CoCl_2}}=2\times 0{,}006=0{,}012\\ \mathrm{mol}.á
Mas só há 0{,}003\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaOH}. Portanto, \mathrm{NaOH} é o reagente limitante.
Calcular quantos mols de \mathrm{Co(OH)}_{2} podem ser formados a partir de 0{,}003\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaOH}. Pela estequiometria, 2 mol de \mathrm{NaOH} geram 1 mol de \mathrm{Co(OH)}_{2}, logo:
n_{\mathrm{Co(OH)_2,\;teor}}=\frac{n_{\mathrm{NaOH}}}{2}=\frac{0{,}003}{2}=0{,}0015\\ \mathrm{mol}.
Esse é o rendimento teórico (ideal) em mols antes de considerar o rendimento percentual.

Passo 5

Calcular a massa teórica de \mathrm{Co(OH)}_{2} usando sua massa molar.
Calcular massa molar de \mathrm{Co(OH)}_{2}:
  • Massa atômica aproximada: \mathrm{Co}=58{,}93\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}, \mathrm{O}=16{,}00\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}, \mathrm{H}=1{,}008\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
M_{\mathrm{Co(OH)_2}}=58{,}93 + 2\times(16{,}00+1{,}008) =58{,}93 + 2\times 17{,}008 =58{,}93 + 34{,}016 =92{,}946\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
Massa teórica (antes do rendimento):
m_{\mathrm{teor}}=n_{\mathrm{Co(OH)_2,\;teor}}\times M_{\mathrm{Co(OH)_2}} =0{,}0015\\ \mathrm{mol}\times 92{,}946\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} =0{,}139419\\ \mathrm{g}.
Arredondando razoavelmente: m_{\mathrm{teor}}\approx 0{,}139\\ \mathrm{g}.

Passo 6

Aplicar o rendimento de 90\% para obter a massa real produzida.
Rendimento 90\% significa multiplicar a massa teórica por 0{,}90:
m_{\mathrm{real}}=m_{\mathrm{teor}}\times 0{,}90 =0{,}139419\\ \mathrm{g}\times 0{,}90 =0{,}125477\\ \mathrm{g}.
Arredondando de forma prática para três algarismos significativos:
m_{\mathrm{real}}\approx 0{,}125\\ \mathrm{g}.

Resposta

0{,}125\\ \mathrm{g}

Exercícios relacionados