A solução de peróxido de hidrogênio vendida como alvejante e desinfetante contém 3,0 % em massa de H2 O2 e tem uma densidade de 1,0 g / mL. a) Qual a massa de H2 O2 em 1,0 mL dessa solução? b) Qual o volume de oxigênio, a 0^circ C e 1 atm, que é liberado quando o soluto presente em 1 mL desa solução sofre decomposição? A reação é H2 O2(aq) H2 O(aq)+1 / 2 O2(g). (No rótulo do frasco de peróxido de hidrogênio a 3,0 % consta a especificação água oxigenada a 10 volumes. Interprete essa informação.)

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre uma solução de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) que é vendida como alvejante e desinfetante. A solução tem 3,0% em massa de H₂O₂ e uma densidade de 1,0 g/mL. Precisamos resolver duas partes:
a) Encontrar a massa de H₂O₂ em 1,0 mL dessa solução.
b) Calcular o volume de oxigênio (O₂) liberado quando o H₂O₂ presente em 1 mL da solução se decompõe, dadas as condições de 0°C e 1 atm. Além disso, interpretar o que significa “água oxigenada a 10 volumes” no rótulo.
Para resolver isso, vamos precisar de conhecimentos sobre porcentagem em massa, densidade, estequiometria das reações químicas e a Lei dos Gases Ideais.

Passo 2

Primeiro, vamos resolver a parte (a): qual é a massa de H₂O₂ em 1,0 mL da solução.
Sabemos que a densidade da solução é 1,0 g/mL, então 1,0 mL da solução pesa 1,0 g.
A solução contém 3,0% em massa de H₂O₂, o que significa que em cada 100 g de solução, há 3,0 g de H₂O₂.
Então, para 1,0 g de solução, a massa de H₂O₂ é:
Massa de H2O2 = 3,0% times 1,0,g100% = 0,03,g

Passo 3

Agora, vamos para a parte (b): qual o volume de oxigênio liberado quando essa quantidade de H₂O₂ se decompõe.
Primeiro, precisamos considerar a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio:
H2O2(aq) H2O(aq) + 12 O2(g)
Isso nos diz que 1 mol de H₂O₂ produz 0,5 mol de O₂.
Vamos calcular quantos mols de H₂O₂ temos em 0,03 g.
A massa molar do H₂O₂ é:
MH2O2 = 2 times 1,01,g/mol + 2 times 16,00,g/mol = 34,02,g/mol
Então, a quantidade de mols de H₂O₂ é:
nH2O2 = 0,03,g34,02,g/mol approx 0,000882,mol

Passo 4

Agora, usando a estequiometria da reação, calculamos os mols de O₂ produzidos:
nO2 = 12 times nH2O2 = 12 times 0,000882,mol approx 0,000441,mol
Para encontrar o volume de O₂, usamos a Lei dos Gases Ideais:
PV = nRT
Onde:
  • V = nRTP = 0,000441,mol times 0,0821,L cdot atm/mol cdot K times 273,K1,atm approx 0,0099,L
  • 0,0099,L times 1000,mL/L = 9,9,mL (0°C em Kelvin)
Resolvendo para :
Convertendo para mL:

Passo 5

Por fim, vamos interpretar o que significa “água oxigenada a 10 volumes”. Isso indica que, sob condições normais de temperatura e pressão, 1 volume da solução de H₂O₂ libera 10 volumes de O₂ quando se decompõe.
No nosso cálculo, obtivemos aproximadamente 10 mL de O₂ a partir de 1 mL da solução, o que confirma essa especificação.

Resposta

a) A massa de H2O2 em 1,0 mL da solução é 0,03,g.
b) O volume de oxigênio liberado é aproximadamente 9,9,mL a 0^circC e 1 atm.

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