Em uma indústria a cada 3 meses é necessário padronizar as soluções estoque de HCl de 10 mol L^-1 e de NaOH 10 mol L^-1. Para padronizar as soluções é necessário por diluição retirar uma alíquota e prepara 100 mL de soluções 0,1 mol L^-1. Para padronizar as soluções temos disponível Na2 CO3 99 % e H2 C2 O4 cdot 2 H2 O 98 %. Prepararam-se soluções 0,100 mol L^-1 de Na2 CO3 e H2 C2 O4 cdot 2 H2 O. Os volumes gastos para titular em triplicata 10 mL de cada solução padrão foram: HCl 1^circ titulação =20,2 mL, 2^circ titulação =20,4 mL e 3^circ titulação =20,6 mL NaOH 1^circ titulação =20,0 mL, 2^circ titulação =20,1 mL e 3^circ titulação =20,3 mL.
Calcule:
a. O volume necessário de HCl e NaOH para preparar soluções 0,1 mol L^-1 para serem tituladas posteriormente. (R. 1mL)
b. As massas necessárias de Na2 CO3 99 % e H2 C2 O4 cdot 2 H2 O 98 % para preparar 100 mL de solução 0,100 mol L^-1. (R. 1,0706 g de Na2 CO3, 1,2864 g de H2 C2 O4 2 H2 O )
c. As concentrações reais das soluções estoque de HCl e NaOH . (R. 9,8; 9,9)
d. Caso as concentrações não estejam de acordo explique os principais motivos das diferenças nas concentrações.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma indústria que precisa padronizar soluções de HCl e NaOH com concentração de 10 mol L^-1 a cada 3 meses. Para fazer isso, eles vão diluir essas soluções até obter 100 mL de soluções com 0,1 mol L^-1. Vamos usar algumas reações químicas e cálculos de diluição para resolver os itens a, b, c e d do exercício.

Passo 2

Item a: Calcular o volume necessário de HCl e NaOH para preparar soluções 0,1 mol L^-1
Primeiro, precisamos entender o que é diluição. A fórmula básica de diluição é:
C1 times V1 = C2 times V2
Onde:
  • C1 = concentração inicial
  • V1 = volume inicial
  • C2 = concentração final
  • V2 = volume final
Neste caso, queremos preparar 100 mL ( V2) de uma solução com 0,1 mol L^-1 ( C2) a partir de uma solução estoque de 10 mol L^-1 ( C1).
Rearranjando a fórmula para encontrar V1:
V1 = C2 times V2C1
Substituindo os valores:
V1 = 0,1 times 10010 = 1 mL

passagem 3

Então, precisamos de 1 mL da solução estoque de HCl e da solução estoque de NaOH para preparar 100 mL de solução 0,1 mol L^-1 cada.

Passo 3

Agora vamos para o Item b, que pede para calcular as massas necessárias de Na2CO3 e H2C2O4 cdot 2 H2O para preparar 100 mL de solução 0,100 mol L^-1.

Passo 4

Primeiro, usamos a fórmula da concentração molar:
M = nV
Onde:
  • M = concentração molar
  • n = número de mols
  • V = volume em litros
Queremos preparar 100 mL (0,1 L) de uma solução 0,100 mol L^-1.
Calculando o número de mols necessários:
n = M times V = 0,100 times 0,1 = 0,01 mols
Agora, calculamos a massa usando a massa molar dos compostos.
Para Na2CO3:
  • Massa molar = 2 times 23 + 12 + 3 times 16 = 106 g/mol
Massa necessária pura:
m = n times massa molar = 0,01 times 106 = 1,06 g
Considerando a pureza de 99%:
mreal = 1,060,99 approx 1,0706 g
Para H2C2O4 cdot 2 H2O:
  • Massa molar = 2 times 1 + 2 times 12 + 4 times 16 + 4 times 1 + 2 times 16 = 126 g/mol
Massa necessária pura:
m = 0,01 times 126 = 1,26 g
Considerando a pureza de 98%:
mreal = 1,260,98 approx 1,2857 g

Passo 5

Vamos para o Item c, que solicita calcular as concentrações reais das soluções estoque de HCl e NaOH.

Passo 6

Primeiro, calculamos a concentração média das titulções para HCl e NaOH.
Para HCl:
Volumes gastos nas titulações:
  • 20,2 mL
  • 20,4 mL
  • 20,6 mL
Média:
Média = 20,2 + 20,4 + 20,63 = 20,4 mL é
Para NaOH:
Volumes gastos nas titulações:
  • 20,0 mL
  • 20,1 mL
  • 20,3 mL
Média:
Média = 20,0 + 20,1 + 20,33 = 20,133 mL approx 20,1 mL é
Agora, usamos a fórmula de diluição inversa para encontrar a concentração real ( C1):
C1 = C2 times V2V1
Para HCl:
  • C2 = 0,1 mol L^-1
  • V2 = 10 mL = 0,01 L
  • V1 = 20,4 mL = 0,0204 L
CHCl = 0,1 times 0,010,0204 approx 0,049 mol L^-1 times 10^31 = 49 mmol L^-1
Convertendo para mol L^-1:
CHCl approx 0,049 mol L^-1 times 200 = 9,8 mol L^-1
Para NaOH:
  • C2 = 0,1 mol L^-1
  • V2 = 10 mL = 0,01 L
  • V1 = 20,1 mL = 0,0201 L
CNaOH = 0,1 times 0,010,0201 approx 0,0498 mol L^-1 times 200 = 9,96 mol L^-1

Passo 7

Finalmente, vamos para o Item d, que pede para explicar os principais motivos das diferenças nas concentrações caso elas não estejam de acordo.

Passo 8

As diferenças nas concentrações reais comparadas com as esperadas podem ocorrer por vários motivos:
  1. Imprecisão na medição de volumes: Pequenos erros ao medir os volumes dos reagentes podem afetar a concentração final.
  2. Pureza dos reagentes: Mesmo com purezas de 99% e 98%, pequenas impurezas podem influenciar os cálculos.
  3. Erros na titulação: Técnicas de titulação inconsistentes, como ponto final mal detectado, podem levar a volumes incorretos.
  4. Temperatura: A temperatura pode afetar o volume das soluções e, consequentemente, a concentração.
  5. Hidratação dos reagentes: Se os reagentes não estiverem devidamente hidratados ou secos, a massa real pode variar.
  6. Evaporação: Perdas por evaporação durante a preparação das soluções podem concentrar ou diluir a solução final.

Resposta

d. As diferenças nas concentrações podem ser causadas por imprecisões na medição dos volumes, pureza dos reagentes, erros na técnica de titulação, variações de temperatura, hidratação inadequada dos reagentes e perdas por evaporação durante a preparação das soluções.

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