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.: 0,00638
Solvente: água com densidade de
Volume de soluto empregado: 20 mL
Volume de água empregado: 1000 mL
Densidade da solução:
R.: 0,00638
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede (peguei todos os valores do enunciado). Dados:
- Soluto: ácido sulfúrico concentrado, densidade
e contendo em massa de . - Solvente: água, densidade
. - Volume de soluto empregado:
. - Volume de água empregado:
. - Densidade da solução final:
.
O que precisamos calcular:
- A fração molar (normalmente chamada de fração molar do soluto) de
na solução final. - A normalidade da solução final (em
), considerando como ácido diprótico (cada mol fornece até 2 equivalentes ácido).
Vou proceder passo a passo, explicando cada conceito e fórmula usada.
Passo 2
Calcular as massas envolvidas (passo básico e importante):
- Massa do volume de ácido concentrado usado:
Explicação: densidade
é a massa por unidade de volume; multiplicando pela quantidade de volume obtemos massa.
- Massa de
puro contida nesse volume (95% em massa):
- Massa de água que já estava no ácido concentrado (os
restantes):
- Massa da água adicionada:
- Massa total de água na solução final:
- Massa total da solução final (soma das massas do concentrado e da água adicionada):
Observação: é a mesma soma obtida por
, portanto consistente.
Passo 3
Converter massas em mols (necessário para fração molar e concentração molar):
- Massa molar (aproximada) de
: . - Moles de
:
Explanação: número de mols = massa / massa molar; isso nos dá quantas “mol” de moléculas temos.
- Massa molar da água:
. - Moles de água na solução (usar a massa total de água calculada no Passo 2):
Comentário: note que a quantidade de água é muito maior que a de ácido (é por isso que a fração molar do ácido será pequena).
Passo 4
Calcular a fração molar do soluto (
):
- Definição: a fração molar de um componente
é
onde
é o número de mols do componente
e a soma no denominador é sobre todos os componentes da mistura.
- Aplicando ao
:
Interpretação: isso significa que, em termos de fração molar, cerca de
dos mols na solução são de
.
Passo 5
Calcular o volume final da solução (necessário para concentração em mol·L^{-1} e, daí, para normalidade):
- Usar densidade final dada e massa total da solução:
Comentário: não se assume que volumes sejam aditivos; por isso usamos a densidade da solução final para obter o volume correto.
Passo 6
Calcular a molaridade da solução e, em seguida, a normalidade:
- Definição de molaridade:
.
- Definição de normalidade para ácidos: normalidade
é o número de equivalentes de ácido por litro. Para um ácido poliprótico,
onde
é o número de equivalentes por mol (número de prótons ácidos transferíveis). No caso do
,
(ácido diprótico).
- Portanto a normalidade:
Interpretação: a solução tem aproximadamente
equivalentes de ácido por litro; em termos de reação ácido-base isso significa que 1 litro dessa solução pode reagir com cerca de
mol de
(pois cada mol de
fornece 2 prótons).
Passo 7
Verificação rápida de consistência e arredondamento:
- A fração molar calculada no Passo 4 deu
, que arredondado a 3 algarismos significativos é (mesma resposta indicada). - A normalidade arredondada a três algarismos significativos é
.