Uma solução aquosa de ácido clorídrico contém
de HCl em massa. (a) Calcule a fração molar de HCl na solução. (b) Calcule a concentração em quantidade de matéria de HCl na solução.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCl) que tem 36% de HCl em massa. A gente vai trabalhar com conceitos de fração molar e concentração em quantidade de matéria. Para resolver, vamos precisar saber como transformar porcentagem em massa para quantidade de mols e depois calcular essas medidas que queremos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é fração molar. A fração molar de um componente em uma solução é a razão entre o número de mols desse componente e o número total de mols de todos os componentes na solução.
Passo 3
Vamos começar assumindo que temos 100 gramas da solução. Isso facilita os cálculos porque 36% de HCl em massa significa que temos 36 gramas de HCl e 64 gramas de água (já que 100% - 36% = 64%).
Passo 4
Agora, vamos calcular o número de mols de HCl e de água. Para isso, usamos a fórmula:
A massa molar do HCl é aproximadamente 36,46 g/mol e a massa molar da água (H₂O) é cerca de 18,015 g/mol.
Passo 5
Agora que temos o número de mols de cada componente, podemos calcular a fração molar de HCl. A fórmula é:
Substituindo os valores:
Passo 6
Agora vamos para a concentração em quantidade de matéria de HCl, que também é conhecida como molaridade (M). A molaridade é definida como o número de mols de soluto por litro de solução.
Como assumimos que temos 100 g de solução, precisamos estimar o volume. Se considerarmos que a densidade da solução é aproximadamente 1 g/cm³ (como a água), então 100 g de solução correspondem a 100 cm³ ou 0,1 litros.
Então, a molaridade de HCl é:
Resposta
(a) A fração molar de HCl na solução é aproximadamente 0,217.
(b) A concentração em quantidade de matéria (molaridade) de HCl na solução é 9,87 mol/L.