Uma amostra pesando 1,2680 g do carbonato de um metal M de fórmula MCO3, reage com 100,00 mL^-1 H2 SO4 0,1083 mol L^-1, segundo a reação representada pela Equação 1. O gás CO2(g) é removido e o excesso de H2 SO4 é neutralizado com 71,02 mL de uma solução aquosa de NaOH cuja concentração é de 0,1241 mol L^-1 (representada pela Equação 2).
ll H2 SO4(aq)+MCO3(s) MSO4(aq)+H2 O(l)+CO2(g) & Equação 1 H2 SO4(aq)+2 NaOH(aq) Na2 SO4(aq)+2 H2 O(l) & Equação 2 çãçã
Calcule a massa molar do metal M e o identifique. Escreva equações iônicas simplificadas que representem os processos das equações 1 e 2.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um problema de química onde precisa descobrir a massa molar de um metal M presente no carbonato MCO3 e, também, identificar qual é esse metal. Para resolver isso, vamos usar conceitos de reações químicas, molaridade e estequiometria. Precisaremos entender como as substâncias reagem entre si e como calcular as massas envolvidas usando as fórmulas químicas e dados fornecidos.

Passo 2

Primeiro, vamos analisar a reação principal que está acontecendo:
H2SO4 + MCO3 MSO4 + H2O + CO2
Essa é uma reação entre ácido sulfúrico ( H2SO4) e o carbonato de um metal ( MCO3). Através dessa reação, forma-se sulfato de metal ( MSO4), água e dióxido de carbono ( CO2). Vamos precisar calcular quantos mols de H2SO4 reagem com o carbonato e, a partir daí, determinar a massa molar do metal M.

Passo 3

Vamos usar os dados fornecidos:
  • Massa do carbonato de metal: 1,2680 , g
  • Volume de H2SO4 usado: 100,00 , mL
  • Concentração de H2SO4: 0,1083 , mol/L
  • Volume de NaOH usado para neutralizar o excesso: 71,02 , mL
  • Concentração de NaOH: 0,1241 , mol/L
Primeiro, vamos calcular quantos mols de H2SO4 foram adicionados:
n (H2SO4) = concentração times volume = 0,1083 , mol/L times 0,10000 , L = 0,01083 , mol çã

Passo 4

Agora, vamos ver quantos mols de NaOH foram usados para neutralizar o excesso de ácido:
n (NaOH) = 0,1241 , mol/L times 0,07102 , L = 0,00881 , mol
Como a reação entre H2SO4 e NaOH é:
H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O
Isso significa que cada mol de H2SO4 reage com 2 mols de NaOH. Portanto, a quantidade de H2SO4 que não reagiu com o carbonato de metal e foi neutralizada pelo NaOH é:
nexcesso (H2SO4) = n (NaOH)2 = 0,00881 , mol2 = 0,004405 , mol

Passo 5

Agora, vamos encontrar a quantidade de H2SO4 que reagiu com o carbonato de metal:
nreagido (H2SO4) = n (H2SO4)total - nexcesso (H2SO4) = 0,01083 , mol - 0,004405 , mol = 0,006425 , mol
De acordo com a Equação 1, a reação entre H2SO4 e MCO3 ocorre na proporção de 1:1. Portanto, a quantidade de MCO3 que reagiu também é 0,006425 , mol.

Passo 6

Agora, vamos calcular a massa molar do carbonato de metal MCO3. Sabemos que:
massa = n times massa molar
Rearranjando para encontrar a massa molar:
massa molar = massan = 1,2680 , g0,006425 , mol = 197,32 , g/mol

Passo 7

A fórmula do carbonato de metal é MCO3. A massa molar pode ser expressa como:
Massa molar (MCO3) = massa molar de M + massa molar de C + 3 times massa molar de O
Sabemos que a massa molar de C é aproximadamente 12,01 , g/mol e a de O é 16,00 , g/mol. Então:
197,32 = M + 12,01 + 3 times 16,00 197,32 = M + 12,01 + 48,00 197,32 = M + 60,01 M = 197,32 - 60,01 M = 137,31 , g/mol

Passo 8

Agora, vamos identificar o metal M com base em sua massa molar. Procurando na tabela periódica, o metal com massa molar mais próxima de 137,31 , g/mol é o bário (Ba), cuja massa molar é aproximadamente 137,33 , g/mol.

Passo 9

Por fim, vamos escrever as equações iônicas simplificadas para as reações 1 e 2.
Equação 1:
A reação entre o ácido sulfúrico e o carbonato de bário:
H2SO4 (aq) + BaCO3 (s) BaSO4 (s) + H2O (l) + CO2 (g)
A equação iônica simplificada elimina os íons espectadores. No caso, BaCO3 e BaSO4 são sólidos insolúveis, e H2O e CO2 são substâncias neutras. Portanto, a equação iônica simplificada fica a mesma:
H2SO4 (aq) + BaCO3 (s) BaSO4 (s) + H2O (l) + CO2 (g)
Equação 2:
A reação de neutralização do excesso de ácido com hidróxido de sódio:
H2SO4 (aq) + 2 NaOH (aq) Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l)
A equação iônica completa seria:
H^+ (aq) + HSO4^- (aq) + 2 Na^+ (aq) + 2 OH^- (aq) 2 Na^+ (aq) + SO4^2- (aq) + 2 H2O (l)
Simplificando removendo os íons espectadores ( Na^+):
H^+ (aq) + HSO4^- (aq) + OH^- (aq) SO4^2- (aq) + 2 H2O (l)

Resposta

A massa molar do metal M é aproximadamente 137,31 , g/mol, identificando-se como bário (Ba). As equações iônicas simplificadas são:
Equação 1:
H2SO4 (aq) + BaCO3 (s) BaSO4 (s) + H2O (l) + CO2 (g)
Equação 2:
H^+ (aq) + HSO4^- (aq) + OH^- (aq) SO4^2- (aq) + 2 H2O (l)

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