Realize cálculos semelhantes ao problema anterior e também de normalidade de uma solução com as seguintes características:
Soluto: Ácido Sulfúrico concentrado com densidade
e contendo
de
.
Solvente: água com densidade de
Volume de soluto empregado: 20 mL
Volume de água empregado: 1000 mL
Densidade da solução:
R.:
Solvente: água com densidade de
Volume de soluto empregado: 20 mL
Volume de água empregado: 1000 mL
Densidade da solução:
R.:
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados (vou listar exatamente os números que você deu):
- Soluto: ácido sulfúrico concentrado com densidade
e teor massivo de em . - Volume de soluto empregado:
. - Solvente: água com densidade
. - Volume de água empregado:
. - Densidade da solução final:
.
O que o problema pede (implicitamente): calcular a molaridade da solução final e também a normalidade dessa mesma solução. O resultado fornecido na questão é aproximadamente
(vou chegar lá passo a passo).
Passo 2
Calcular a massa do ácido concentrado usado (antes de separar o soluto do veículo). A fórmula que usamos é massa = densidade
volume. Aqui:
Fazendo a conta:
Passo 3
Calcular a massa de
pura contida nesses
do ácido concentrado. Como o concentrado tem
em massa de
,
Explicação rápida: multiplicou-se a massa total do concentrado pelo percentual (em fração) para achar a massa do soluto.
Passo 4
Calcular a massa da água adicionada (o solvente). Usamos novamente massa = densidade
volume:
Passo 5
Calcular a massa total da mistura (antes de usar a densidade final para achar o volume final). A massa total é a soma da massa do ácido concentrado (que inclui a água presente nele) mais a massa da água adicionada:
Observação: essa massa total já contém tanto o soluto (massa de
) quanto toda a água presente.
Passo 6
Calcular o volume final da solução a partir da massa total e da densidade da solução final. A relação é massa = densidade
volume, então volume = massa / densidade:
Fazendo a divisão:
Convertendo para litros (para usar em molaridade):
Comentário didático: o volume final é menor que a soma dos volumes iniciais (
) por causa da contração de volume que ocorre quando ácido e água se misturam. Por isso é essencial usar a densidade final fornecida para achar o volume final correto.
Passo 7
Calcular a massa molar (massa molar) do
. Somando as massas atômicas aproximadas:
- Hidrogênio:
cada, então . - Enxofre:
. - Oxigênio:
cada, então .
Somando:
Explicação: a massa molar diz quantos gramas há em um mol da substância; precisamos dela para converter massa em mols.
Passo 8
Calcular o número de mols de
presente:
Fazendo a divisão:
Comentário: esse é o total de mols de ácido que ficou na solução final.
Passo 9
Calcular a molaridade
da solução final. A definição prática de molaridade é:
onde
é o número de mols do soluto e
é o volume final da solução em litros. Substituindo:
Arredondando de forma adequada para três algarismos significativos:
Comentário: esse valor é coerente com o resultado informado no enunciado (
); pequenas diferenças vêm de arredondamentos nas massas atômicas ou nos algarismos significativos usados.
Passo 10
Explicar o que é normalidade e calcular a normalidade da solução. Definição e método:
- Normalidade
é o número de equivalentes-grama de soluto por litro de solução. - Para ácidos, o número de equivalentes por mol é o número de prótons (H+) que a molécula pode doar em reação ácido-base completa. Para
o ácido é diprótico (pode doar 2 prótons por molécula), então cada mol de corresponde a 2 equivalentes.
Portanto:
Substituindo o valor de
que encontramos:
Arredondando para três algarismos significativos:
Resposta
Molaridade:
Normalidade:
Normalidade: