Uma amostra pesando
do carbonato de um metal M de fórmula
, reage com
, segundo a reação representada pela Equação 1. O gás
é removido e o excesso de
é neutralizado com
de uma solução aquosa de NaOH cuja concentração é de
(representada pela Equação 2).
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
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:
Essa é uma reação entre ácido sulfúrico (
) e o carbonato de um metal (
). Através dessa reação, forma-se sulfato de metal (
), água e dióxido de carbono (
). Vamos precisar calcular quantos mols de
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:
- Volume de
usado: - Concentração de
: - Volume de NaOH usado para neutralizar o excesso:
- Concentração de NaOH:
Primeiro, vamos calcular quantos mols de
foram adicionados:
Passo 4
Agora, vamos ver quantos mols de NaOH foram usados para neutralizar o excesso de ácido:
Como a reação entre
e NaOH é:
Isso significa que cada mol de
reage com 2 mols de NaOH. Portanto, a quantidade de
que não reagiu com o carbonato de metal e foi neutralizada pelo NaOH é:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a quantidade de
que reagiu com o carbonato de metal:
De acordo com a Equação 1, a reação entre
e
ocorre na proporção de 1:1. Portanto, a quantidade de
que reagiu também é
.
Passo 6
Agora, vamos calcular a massa molar do carbonato de metal
. Sabemos que:
Rearranjando para encontrar a massa molar:
Passo 7
A fórmula do carbonato de metal é
. A massa molar pode ser expressa como:
Sabemos que a massa molar de C é aproximadamente
e a de O é
. Então:
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
é o bário (Ba), cuja massa molar é aproximadamente
.
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:
A equação iônica simplificada elimina os íons espectadores. No caso,
e
são sólidos insolúveis, e
e
são substâncias neutras. Portanto, a equação iônica simplificada fica a mesma:
Equação 2:
A reação de neutralização do excesso de ácido com hidróxido de sódio:
A equação iônica completa seria:
Simplificando removendo os íons espectadores (
):
Resposta
A massa molar do metal M é aproximadamente
, identificando-se como bário (Ba). As equações iônicas simplificadas são:
Equação 1:
Equação 2: