Uma solução aquosa de ácido oxálico (H2 C2 O4) reage com solução aquosa de íons cromato (CrO4^2-) gerando gás carbônico e íons Cr^3+. Considerando que essa reação ocorra em meio ácido, escreva uma equação química que represente a reação. Determine a concentração em quantidade de matéria da solução de ácido oxálico, considerando que 10,00 mL da solução consomem 40,00 mL da solução de cromato 0,02500 mol L^-1.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A questão pede para a gente escrever a equação química da reação entre ácido oxálico e íons cromato em meio ácido, além de calcular a concentração da solução de ácido oxálico. Para isso, vamos precisar entender sobre reações de oxidação-redução (redox) e como balancear equações químicas. Vamos lá!

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação química não balanceada da reação. Sabemos que o ácido oxálico ( H2C2O4) reage com os íons cromato ( CrO4^2-) em meio ácido, formando gás carbônico ( CO2) e íons cromo ( Cr^3+). Assim, a equação inicial fica:
H2C2O4 + CrO4^2- CO2 + Cr^3+

Passo 3

Agora, precisamos balancear essa equação. Para isso, vamos usar o método de separação das semi-reações de oxidação e redução. Primeiro, identificamos o que está sendo oxidado e reduzido.
  • O ácido oxálico ( H2C2O4) está sendo oxidado a dióxido de carbono ( CO2).
  • O íon cromato ( CrO4^2-) está sendo reduzido a íon cromo ( Cr^3+).

Passo 4

Vamos balancear a semi-reação de oxidação:
H2C2O4 CO2
Cada molécula de ácido oxálico produz 2 moléculas de CO2, então:
H2C2O4 2,CO2
Agora, balanceamos a semi-reação de redução:
CrO4^2- Cr^3+
Em meio ácido, adicionamos H^+ e H2O para balancear átomos de hidrogênio e oxigênio:
CrO4^2- + 8,H^+ Cr^3+ + 4,H2O

Passo 5

Agora balanceamos as cargas adicionando elétrons. Na semi-reação de redução:
CrO4^2- + 8,H^+ + 3,e^- Cr^3+ + 4,H2O
Na semi-reação de oxidação:
H2C2O4 2,CO2 + 2,H^+ + 2,e^-
Para igualar os elétrons, multiplicamos a semi-reação de oxidação por 3 e a de redução por 2:
Oxidação x3:
3,H2C2O4 6,CO2 + 6,H^+ + 6,e^-
Redução x2:
2,CrO4^2- + 16,H^+ + 6,e^- 2,Cr^3+ + 8,H2O

Passo 6

Somamos as duas semi-reações balanceadas:
3,H2C2O4 + 2,CrO4^2- + 16,H^+ 6,CO2 + 6,H^+ + 2,Cr^3+ + 8,H2O
Simplificando, cancelamos as H^+:
3,H2C2O4 + 2,CrO4^2- + 10,H^+ 6,CO2 + 2,Cr^3+ + 8,H2O
Essa é a equação química balanceada da reação.

Passo 7

Agora, vamos calcular a concentração da solução de ácido oxálico. Sabemos que 10,00 mL da solução de ácido oxálico reagem com 40,00 mL de solução de cromato com concentração 0,02500,mol,L^-1.
Primeiro, vamos calcular os mols de CrO4^2-:
Mols de CrO4^2- = Volume times Concentração = 0,04000,L times 0,02500,mol,L^-1 = 0,001000,mol çã

Passo 8

Pela equação balanceada, vemos que 2 mols de CrO4^2- reagem com 3 mols de H2C2O4. Então, a relação molar é:
3,mols de H2C2O42,mols de CrO4^2-
Portanto, os mols de ácido oxálico são:
Mols de H2C2O4 = 32 times 0,001000,mol = 0,001500,mol

Passo 9

Agora, vamos encontrar a concentração da solução de ácido oxálico. Sabemos que foram usados 10,00 mL (0,01000 L) da solução:
Concentração = MolsVolume = 0,001500,mol0,01000,L = 0,1500,mol,L^-1 çã

Resposta

A concentração da solução de ácido oxálico é 0,1500,mol,L^-1.

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