A solução de peróxido de hidrogênio vendida como alvejante e desinfetante contém
em massa de
e tem uma densidade de
. a) Qual a massa de
em
dessa solução? b) Qual o volume de oxigênio, a
e 1 atm, que é liberado quando o soluto presente em 1 mL desa solução sofre decomposição? A reação é
. (No rótulo do frasco de peróxido de hidrogênio a
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:
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:
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:
Então, a quantidade de mols de H₂O₂ é:
Passo 4
Agora, usando a estequiometria da reação, calculamos os mols de O₂ produzidos:
Para encontrar o volume de O₂, usamos a Lei dos Gases Ideais:
Onde:
-
-
(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
em 1,0 mL da solução é
.
b) O volume de oxigênio liberado é aproximadamente
a
e 1 atm.
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