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(Ufes) Em uma bateria chumbo ácido totalmente carregada, a densidade da solução de eletrólito (ácido sulfúrico) está entre 1,25 e 1,30 g/mL. Se a densidade da solução ficar abaixo de 1,20 g/mL, A bateria deve ser carregada. Uma amostra de 10,0 mL da solução do eletrólito O retirada da bateria de um automóvel, foi diluída para 100,0 mL de uma alíquota de 20,0 mL da solução diluída foi neutralizada com 44,6 mL de uma solução 0,10 mol/L de hidróxido de sódio.
a) Escreva a equação balanceada da neutralização total de 1,0 mol de ácido sulfúrico pelo NaOH.
b) Calcule a concentração em mol/L da solução retirada da bateria.
c) Sabendo que a porcentagem em massa da soluçando eletrólito é de 10% de ácido sulfúrico, verifique se a bateria do automóvel necessita de carga. Justifique sua resposta.
Respostas
a) Neutralização total é quando todos os hidrogênios ionizáveis do ácido são neutralizados pelas hidroxilas (OH) da base.
Logo, a equação balanceada será:
H₂SO₄ + 2 NaOH ⇒ Na₂SO₄ + 2 H₂O
b) A solução que foi retirada da bateria é 10 mL.
Porém, para descobrir a concentração em mol/L dessa solução é preciso saber o nº de mols de ácido sulfúrico presente e, para isso, é preciso os dados da neutralização com NaOH.
Pela equação balanceada tem-se que 1 mol de ácido reage com 2 mol da base.
Cálculo do nº de mols de NaOH utilizada na neutralização:
nº de mol = C x V
Onde, C = concentração = 0, 10 mol/L e V = volume em L = 0,0446 L (44,6 mL) Para passar de mL para litro basta dividir por 1000.
nº de mol = 0,10 x 0,0446 = 0,00446 mol de NaOH.
Fazendo regra de três usando a proporção de 1 de ácido para 2 de base:
Se: 1 mol de ácido ----------------- 2 mol de base (NaOH)
Então: x mol de ácido ---------------- 0,00446 mol
multiplicando cruzado:
2 . x = 0,00446
x = 0,00446/2 = 0,00223 mol de ácido.
Agora que encontramos o nº de mol na alíquota de 20,0 mL, podemos encontrar quantos mols tinham na solução de 100 mL que será a mesma quantidade de mols na solução de 10 mL inicial a qual foi diluída.
Se: 20 mL ----------------- 0,00223 mol
Então: 100 mL ----------------- Y
Multiplicando cruzado:
0,223 = 20 . Y
0,223/20 = Y
Y = 0,01115 mol de ácido em 100 mL.
Como essa solução de 100 mL é proveniente da diluição da solução de 10 mL retirada da bateria, sabe-se que o nº de mols de ácido é o mesmo em ambas, pois a diluição adicionou apenas água, mantendo o nº de mols igual ao da solução de 10 mL. Desse modo, o nº de mols (n) será = 0,01115 mol em 10 mL (0,01 L)
Concentração Molar (M) = n/V
M = n/V
M = 0,01115/0,01
"M = 1,115 mol/L"
c) Nessa questão é preciso encontrar a densidade da solução de 10 mL para saber se ela está entre 1,25 e 1,30 g/mL ou não.
Densidade (d) é:
d = m/V
m = massa da água + massa do ácido
V = volume = 10 mL
Como uma solução aquosa é uma mistura de água e ácido, é preciso somar as massas deles presentes nesse volume de 10 mL.
para encontrar a massa do ácido é preciso usar o nº de mols (n):
0,01115 mol de ácido
n = m/MM
m = massa = ?? e MM = Massa Molar
Massa Molar do ácido sulfúrico:
(Considerando H = 1 g/mol, O = 16 g/mol e S = 32 g/mol)
H₂SO₄ = 2 H + S + 4 O = 2. 1 + 32 + 4 . 16 = 98 g/mol
Como, n =m/MM, temos:
0,01115 = m/98
m = 1,0927 g de H₂SO₄.
Como foi dito que a massa do ácido corresponde a 10% em massa da solução, através de regra de três podemos calcular a massa total da solução que corresponde a 100%.
Se: 10% -------------------- 1,0927 g
Então: 100% ------------------- X
multiplicando cruzado:
10 x = 109,27
x = 10,927 g (massa total da solução)
Calculando a densidade:
d = m/V
d = 10,927/10
d = 1,0927 g/mL.
Sim, a bateria necessita de carga, pois a densidade está inferior ao valor de 1,20 g/mL.