A 50 mL de uma solução aquosa de 0,20mol/L em BaCl2 acrescentaram-se 150 mL de uma solução aquosa 0,10 mol/L em Na2SO4. Supondo que a precipitação de BaSO4 tenha sido completa, quais serão as concentrações, em mol/L dos íons Cl- e SO4-2 respectivamente na mistura final?
a) 0,40 e 0,05
b) 0,10 e 0,00
c) 0,10 e 0,025
d) 0,05 e 0,00
e) 0,05 e 0,25
a) 0,40 e 0,05
b) 0,10 e 0,00
c) 0,10 e 0,025
d) 0,05 e 0,00
e) 0,05 e 0,25
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos duas soluções aquosas que vamos misturar:
- Primeira solução: 50 mL de BaCl₂ com concentração de 0,20 mol/L.
- Segunda solução: 150 mL de Na₂SO₄ com concentração de 0,10 mol/L.
Quando misturamos essas soluções, ocorre uma reação de precipitação formando BaSO₄. Queremos descobrir as concentrações finais dos íons Cl⁻ e SO₄²⁻ na mistura resultante. Para resolver isso, vamos usar conceitos de química de soluções, reações de precipitação e cálculos de concentração.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de moles de BaCl₂ e Na₂SO₄ nas soluções iniciais. A fórmula para calcular os moles é:
Mas atenção: os volumes estão em mililitros, então precisamos converter para litros dividindo por 1000.
- Moles de BaCl₂:
- Moles de Na₂SO₄:
Passo 3
Agora, vamos escrever a equação da reação que ocorre quando misturamos as soluções:
Nessa reação, o BaSO₄ precipita (forma um sólido), e NaCl permanece na solução.
Passo 4
Vamos identificar qual reagente é o limitante, ou seja, aquele que vai se esgotar primeiro e determinar a quantidade de produto formado.
Pela equação balanceada, 1 mol de BaCl₂ reage com 1 mol de Na₂SO₄. Comparando os moles disponíveis:
- BaCl₂: 0,010 moles
- Na₂SO₄: 0,015 moles
Como temos menos moles de BaCl₂, ele é o reagente limitante. Portanto, todo o BaCl₂ vai reagir, e sobrará excesso de Na₂SO₄.
Passo 5
Vamos calcular os moles restantes após a reação:
- BaCl₂: todo foi consumido, então restam 0 moles.
- Na₂SO₄: originalmente 0,015 moles, e 0,010 moles reagiram (igual aos moles de BaCl₂), então:
Passo 6
Agora, vamos calcular as concentrações finais dos íons Cl⁻ e SO₄²⁻ na mistura.
Primeiro, o volume total da mistura é:
- Concentração de Cl⁻:
Cada mol de BaCl₂ produz 2 moles de Cl⁻. Como todo o BaCl₂ foi consumido:
Concentração:
- Concentração de SO₄²⁻:
Os moles restantes de Na₂SO₄ são 0,005 moles, que fornecem diretamente 0,005 moles de SO₄²⁻.
Concentração:
Resposta
A concentração dos íons Cl⁻ é 0,10 mol/L e a concentração dos íons SO₄²⁻ é 0,025 mol/L. Portanto, a resposta correta é a opção c) 0,10 e 0,025.