Considere duas soluções, a primeira sendo
e a outra 50 mL de
. Quando as duas soluções são misturadas em um calorímetro de pressão constante forma-se um precipitado e a temperatura da mistura sobre de
para
. antes da mistura, quantos gramas de Cu estavam presentes na solução de
?
Passo 1
Então, vamos lá! A questão fala sobre duas soluções que a gente mistura: uma de sulfato de cobre (CuSO₄) com concentração de 1 mol/L e volume de 50 mL, e outra de hidróxido de potássio (KOH) com concentração de 2 mol/L e também 50 mL. Quando misturamos essas soluções num calorímetro à pressão constante, forma-se um precipitado e a temperatura sobe de 21,5°C para 27,5°C. Nosso objetivo é descobrir quantos gramas de cobre (Cu) estavam presentes na solução de CuSO₄ antes da mistura. Para resolver isso, vamos usar conceitos de molaridade, estequiometria das reações químicas e calorimetria.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a reação que ocorre quando misturamos CuSO₄ e KOH. O CuSO₄ reage com KOH formando hidróxido de cobre (Cu(OH)₂), que é o precipitado, além de sulfato de potássio (K₂SO₄). A equação balanceada é:
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente presente nas soluções iniciais. A molaridade (M) nos diz quantos mols de soluto temos por litro de solução.
Para o CuSO₄:
Passo 4
Para o KOH:
Passo 5
Analisando a estequiometria da reação balanceada, vemos que cada mol de CuSO₄ precisa de 2 mols de KOH para reagir completamente. Vamos verificar qual reagente está em excesso.
Como temos exatamente 0,10 mol de KOH, ambos os reagentes serão consumidos completamente sem sobrar nenhum em excesso.
Passo 6
Agora, queremos saber quantos gramas de Cu estavam presentes na solução de CuSO₄. Como a reação consome o CuSO₄ completamente, a quantidade de mols de Cu no CuSO₄ é igual aos mols de CuSO₄.
Sabemos que 1 mol de CuSO₄ contém 1 mol de Cu. Então, temos:
Para converter mols em gramas, usamos a massa molar do cobre (Cu), que é aproximadamente 63,55 g/mol.
Passo 7
Calculando a massa de Cu:
Resposta
Foram presentes aproximadamente 3,18 gramas de cobre (Cu) na solução de CuSO₄ antes da mistura.