Questão 3791305

• Banca: CECIERJ
• Órgão: CEDERJ
• Ano: 2019
• Provas: CECIERJ - 2019 - CEDERJ - Vestibular; CECIERJ - 2019 - CEDERJ - Vestibular - Espanhol
• Disciplina: Química
• Assuntos: Soluções e Substâncias Inorgânicas; Soluções: características, tipos de concentração, diluição, mistura, titulação e soluções coloidais.

Uma mistura entre Na₂CO₃ + NaHCO₃ e materiais inertes foi analisada da seguinte maneira:

(i) Uma amostra de massa 0.3 g foi dissolvida em água e titulada com solução padrão de HCl 0.1 M.

(ii) Até que o ponto final da titulação fosse marcado pela fenolftaleína, foram consumidos 9.0 mL do volume do titulante (HCl).

(iii) O indicador metilorange foi adicionado. Com as duas titulações, até o ponto final marcado pela mudança de cor do indicador metilorange, foram consumidos 30 mL do volume do titulante.

Respectivamente, os percentuais de carbonato e de bicarbonato na amostra original são de:

• A. 16.4 e 58.8
• B. 25.0 e 75.0
• C. 31.8 e 58.8
• D. 50.0 e 50.0

Gabarito: C

Comentários

• Esta questão envolve conceitos relacionados à titulometria. Na análise citada no enunciado, os percentuais dos sais Na₂CO₃ e NaHCO₃ em uma amostra contendo impurezas foram determinados por meio de uma titulação com HCl. Na titulação, o ponto final é o momento em que o indicador ácido-base utilizado muda de cor. Com base no exposto, observemos os dados e a resolução da questão:
  Dados:
  Massa da amostra = 0,3 g;
  M (HCl) = 0,1 mol/L;
  V (HCl) consumido na titulação com fenolftaleína = 9,0 mL = 0,009 L;
  V (HCl) consumido na titulação com metilorange = 30,0 mL - 9,0 mL = 21,0 mL = 0,021 L.
  
  Resolução:
  
  1) A faixa de viragem da fenolftaleína ocorre em pH básico. O Na₂CO₃ é um sal proveniente de base forte e ácido fraco, e, por isso, seu pH é básico. Portanto, na presença de fenolftaleína, apenas os íons CO₃^2- são titulados pelo HCl, de acordo com a reação abaixo:
  Na₂CO₃ + HCl → NaCl + NaHCO₃
  
  
  
  Conforme mostra a reação, 1 mol de HCl reage com 1 mol de Na₂CO₃. Dessa forma, na neutralização, o número de mols (n) desses compostos é igual:
  n (HCl) = n (Na₂CO₃)
  
  
  
  Como número de mols pode ser definido como concentração molar (M) vezes o volume da solução (V), é possível substituir essa expressão na equação acima, obtendo a seguinte equação:
  M (HCl) ∙ V (HCl) = n (Na₂CO₃)
  
  
  Substituindo os dados na equação encontramos o número de mols de Na₂CO₃ e, consequentemente, sua massa (m), utilizando a massa molar desse composto (MM):
  0,1 ∙ 0,009 = n (Na₂CO₃) ∴ n (Na₂CO₃) = 0,0009 mols
  
  MM (Na₂CO₃) = 2 ∙ 23 + 12 + 3 ∙ 16 = 106 g/mol
  n (Na₂CO₃) = m (Na₂CO₃)/MM (Na₂CO₃) ∴ m (Na₂CO₃) = 0,0009 ∙ 106 = 0,0954 g
  
  
  A partir da massa é possível saber a porcentagem, considerando a massa total da amostra como 100%:
     0,3 g     ^{corresponde a} 100%
  0,0954 g  -------------- X
  X = 0,0954 ∙ 100/0,3 = 31,8% de Na₂CO₃
  
  
  2) A faixa de viragem do metilorange ocorre em pH ácido. Dessa forma, na presença do metilorange, os íons HCO₃^- são titulados pelo HCl, como mostra a reação a seguir:
  NaHCO₃ + HCl →  NaCl + CO₂ + H₂O
  
  
  De acordo com a reação, 1 mol de HCl reage com 1 mol de NaHCO₃. Portanto, a resolução é semelhante à mostrada acima para o Na₂CO₃:
  n (HCl) = n (NaHCO₃)
  M (HCl) ∙ V (HCl) = n (NaHCO₃) ∴ 0,1 ∙ 0,021 = n (NaHCO₃) ∴ n (NaHCO₃) = 0,0021 mols
  
  MM (NaHCO₃) = 23 + 1 + 12+ 3 ∙ 16 = 84 g/mol
  n (NaHCO₃) = m (NaHCO₃)/MM (NaHCO₃) ∴ m (NaHCO₃) = 0,0021 ∙ 84 = 0,1764 g de NaHCO₃
  
    0,3 g     ^{corresponde a} 100%
  0,1764 g  -------------- Y
  Y = 0,1764 ∙ 100/0,3 = 58,8% de NaHCO₃
  
  Gabarito do Professor: Letra C.
  
• Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
  nHCl/2 = nNa2CO3
  MHCl ∙ VHCl = nNa2CO3 ∙ 2
  0,1 ∙ 0,021 = nNa2CO3 ∙ 2
  n Na2CO3 = 0,0021/2 = 0,00045 mols
  MM Na2CO3 = 2 ∙ 23 + 12 + 3 ∙ 16 = 106 g/mol
  nNa2CO3 = mNa2CO3/MMNa2CO3
  mNa2CO3 = 0,00045 ∙ 106 = 0,0477 g
     0,3 g     ^{corresponde a} 100%
  0,0477 g  -------------- X
  X = 0,0477 ∙ 100/0,3 = 15,9% de Na2CO3
  
  NaHCO3 + HCl →  NaCl + CO2 + H2O
  nHCl = nNa2CO3
  MHCl ∙ VHCl = nNa2CO3
  0,1 ∙ 0,021 = nNaHCO3
  nNaHCO3 = 0,0021 mols
  MM NaHCO3 = 23 + 1 + 12+ 3 ∙ 16 = 84 g/mol
  nNa2CO3 = mNa2CO3/MMNa2CO3
  mNa2CO3 = 0,00045 ∙ 106 = 0,0477 g