Foram misturados 500 mL de uma solução 0,400 mol / L de Na2 SO4 com 500 mL de uma solução 0,200 mol / L de CaCl2, verificando-se a formação de um precipitado. Calcule as concentrações dos íons no equilíbrio, em solução, e a massa do precipitado.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala que misturamos 500 mL de uma solução de sulfato de sódio ( Na2SO4) com 500 mL de uma solução de cloreto de cálcio ( CaCl2). Quando misturamos essas soluções, forma-se um precipitado. Nosso objetivo aqui é descobrir as concentrações dos íons na solução após o equilíbrio e também calcular a massa do precipitado formado. Para resolver isso, vamos usar conceitos de solubilidade, cálculo de mols e reações de precipitação.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de cada reagente temos antes de misturar as soluções. A fórmula para isso é:
Mols = Concentração times Volume çã
Para o Na2SO4:
Mols de Na2SO4 = 0,400 , mol/L times 0,500 , L = 0,200 , mol
Para o CaCl2:
Mols de CaCl2 = 0,200 , mol/L times 0,500 , L = 0,100 , mol

Passo 3

Agora, precisamos identificar a reação que ocorre quando misturamos as soluções. O Na2SO4 e o CaCl2 reagem para formar sulfato de cálcio ( CaSO4) como precipitado e cloreto de sódio ( NaCl) na solução. A equação balanceada é:
Na2SO4 , (aq) + CaCl2 , (aq) CaSO4 , (s) + 2,NaCl , (aq)

Passo 4

Vamos usar a estequiometria da reação para ver qual reagente vai determinar a quantidade de precipitado formado. Pela equação, 1 mol de Na2SO4 reage com 1 mol de CaCl2. Temos 0,200 mol de Na2SO4 e 0,100 mol de CaCl2. O CaCl2 é o reagente limitante porque temos menos mols.
Então, a quantidade de CaSO4 formada será igual aos mols de CaCl2:
Mols de CaSO4 = 0,100 , mol

Passo 5

Agora, vamos calcular a massa do precipitado formado. Para isso, precisamos da massa molar do CaSO4. Calculando:
  • Ca: 40,08 g/mol
  • S: 32,07 g/mol
  • 4 times O: 4 × 16,00 g/mol = 64,00 g/mol
Massa molar do CaSO4 = 40,08 + 32,07 + 64,00 = 136,15 , g/mol
Então,
Massa de CaSO4 = 0,100 , mol times 136,15 , g/mol = 13,615 , g

Passo 6

Agora, vamos calcular as concentrações dos íons na solução após a formação do precipitado. Após a reação, todo o CaCl2 foi consumido, e metade do Na2SO4 também foi usado (porque 0,100 mol de Na2SO4 reagiram).
Então, sobram:
  • Na2SO4: 0,200 mol - 0,100 mol = 0,100 mol
  • NaCl formado: 2 × 0,100 mol = 0,200 mol
Agora, vamos considerar o volume total da solução, que é 500 mL + 500 mL = 1000 mL = 1 L.
As concentrações dos íons:
  • Na^+: 0,200 mol / 1 L = 0,200 mol/L
  • SO4^2-: 0,100 mol / 1 L = 0,100 mol/L
  • Ca^2+: todo Ca^2+ reagiu e formou o precipitado, então a concentração é 0 mol/L
  • Cl^-: originado do CaCl2, temos 2 × 0,100 mol = 0,200 mol / 1 L = 0,200 mol/L

Resposta

As concentrações dos íons no equilíbrio são:
  • Na^+: 0,200 , mol/L
  • SO4^2-: 0,100 , mol/L
  • Cl^-: 0,200 , mol/L
A massa do precipitado de CaSO4 formada é de 13,615 , g.

Exercícios relacionados