Em uma indústria alimentícia é gerado um resíduo contendo ácido sulfúrico. A fim de determinar a concentração de ácido presente neste resíduo, um químico coletou uma amostra de 20 mL , filtrou para remover particulados e diluiu para 100 mL utilizando um balão volumétrico. Desta solução, ele recolheu três alíquotas de 25 mL , transferiu para erlenmeyers de 250 mL , adicionou cerca de 25 mL de água destilada e algumas gotas de fenolftaleína. Em seguida ele titulou as alíquotas utilizando uma solução padronizada de NaOH de concentração
, gastando volumes de 46,75, 46,80 e 46,65 mL até a viragem do indicador. Qual a concentração de ácido sulfúrico no resíduo industrial, em quantidade de matéria e massa por volume?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo e quais conceitos vamos usar. Aqui, temos um resíduo industrial que contém ácido sulfúrico (
). O químico fez uma diluição da amostra e usou titulação para descobrir a concentração desse ácido. Vamos precisar saber sobre diluições, titulação ácido-base e cálculo de concentração em quantidade de matéria e massa por volume.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a concentração da solução diluída. O químico pegou 20 mL do resíduo e diluiu para 100 mL. Para isso, usamos a fórmula da diluição:
Onde:
-
é a concentração inicial que queremos encontrar, -
, -
.
Passo 3
Antes de prosseguir, precisamos calcular a concentração da solução titulação. O químico usou três alíquotas de 25 mL cada, totalizando 75 mL, e gastou volumes de NaOH de 46,75 mL, 46,80 mL e 46,65 mL. Vamos calcular a média desses volumes:
Convertendo para litros:
Passo 4
A concentração do NaOH é
. Usando a reação de neutralização:
Percebemos que 1 mol de
reage com 2 mol de NaOH. Portanto, a quantidade de mol de NaOH usada é:
Então, a quantidade de mol de
é:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a concentração da solução diluída de
. Sabemos que a quantidade de mol está nos 25 mL da alíquota, mas a solução original diluída está em 100 mL. Então:
Passo 6
Voltando à diluição inicial, usamos:
Passo 7
Agora, para encontrar a massa por volume, usamos a massa molar do
, que é aproximadamente 98,079 g/mol. Então:
Resposta
A concentração de ácido sulfúrico no resíduo industrial é de
e
.