Considere duas soluções, a primeira sendo 50 mL^-20 CuSO4 1 mol / L e a outra 50 mL de KOH 2 mol / L. Quando as duas soluções são misturadas em um calorímetro de pressão constante forma-se um precipitado e a temperatura da mistura sobre de 21.5^circ C para 27.5^circ C. antes da mistura, quantos gramas de Cu estavam presentes na solução de CuSO4 ?

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:
CuSO4 + 2,KOH Cu(OH)2 + K2SO4

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:
Molaridade = 1,mol/L
Volume = 50,mL = 0,05,L
Mols de CuSO4 = Molaridade times Volume = 1,mol/L times 0,05,L = 0,05,mol

Passo 4

Para o KOH:
Molaridade = 2,mol/L
Volume = 50,mL = 0,05,L
Mols de KOH = Molaridade times Volume = 2,mol/L times 0,05,L = 0,10,mol

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.
Mols de KOH necessários para 0,05 mol de CuSO4 = 2 times 0,05 = 0,10,mol á
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:
Mols de Cu = 0,05,mol
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:
Massa de Cu = Mols de Cu times Massa molar de Cu
Massa de Cu = 0,05,mol times 63,55,g/mol = 3,1775,g

Resposta

Foram presentes aproximadamente 3,18 gramas de cobre (Cu) na solução de CuSO₄ antes da mistura.

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