O tratamento de solos contaminados com persulfato tem mostrado um potencial enorme para recuperação destes solos. Suponha que um determinado caminhão carregado com uma substância composta de carbono, hidrogênio e cloro derrama, acidentalmente, a substância sobre o solo. Para remediar a contaminação, o solo é tratado com persulfato que converte o composto em gás carbônico (CO2), íons cloreto (Cl-) e água (H2O). Para identificar o composto, um engenheiro reage exatamente
do composto desconhecido com persulfato e recolhe todo o produto da reação obtendo 144,73 gramas de gás carbônico, 19,75 gramas de água e 58,29 gramas de íons cloreto. Qual é a fórmula mínima da substância? Seguindo os testes para identificação da substância, o engenheiro evapora uma a mostra de massa igual a 100,0 gramas do composto desconhecido e determina a pressão do gás à temperatura de
obtendo 6,1438 atm. Qual é a massa molar da substância? Qual é a fórmula molecular da substância?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um acidente onde uma substância com carbono ©, hidrogênio (H) e cloro (Cl) foi derramada no solo. Para limpar o solo, foi usado persulfato, que converteu a substância em dióxido de carbono (CO₂), íons cloreto (Cl⁻) e água (H₂O). O engenheiro recolheu 144,73 g de CO₂, 19,75 g de H₂O e 58,29 g de Cl⁻ a partir de 100,0 g da substância original. Precisamos descobrir a fórmula mínima dessa substância, que é a proporção mais simples entre os átomos de C, H e Cl.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a quantidade de mols de cada produto formado, pois isso nos ajudará a determinar a quantidade de cada elemento presente na substância original.
Passo 2.1: Calcular os mols de CO₂.
A massa molar do CO₂ é:
- C: 12,01 g/mol
- O: 16,00 g/mol × 2 = 32,00 g/mol
Total: 44,01 g/mol
Mols de CO₂ = massa / massa molar = 144,73 g / 44,01 g/mol ≈ 3,289 mol
Cada mol de CO₂ traz 1 mol de C, então temos 3,289 mol de C.
Passo 2.2: Calcular os mols de H₂O.
A massa molar do H₂O é:
- H: 1,008 g/mol × 2 = 2,016 g/mol
- O: 16,00 g/mol
Total: 18,016 g/mol
Mols de H₂O = 19,75 g / 18,016 g/mol �� 1,095 mol
Cada mol de H₂O traz 2 mols de H, então temos 1,095 mol × 2 ≈ 2,190 mol de H.
Passo 2.3: Calcular os mols de Cl⁻.
A massa molar do Cl⁻ é igual à do Cl, que é 35,45 g/mol.
Mols de Cl⁻ = 58,29 g / 35,45 g/mol ≈ 1,642 mol
Passo 3
Agora que temos os mols de C, H e Cl, precisamos encontrar a relação mais simples entre eles para determinar a fórmula mínima.
Passo 3.1: Listar os mols encontrados:
- C: 3,289 mol
- H: 2,190 mol
- Cl: 1,642 mol
Passo 3.2: Encontrar a menor proporção dividindo todos os mols pelo menor valor entre eles, que é 1,642 mol.
- Proporção de C: 3,289 / 1,642 ≈ 2,00
- Proporção de H: 2,190 / 1,642 ≈ 1,33
- Proporção de Cl: 1,642 / 1,642 = 1,00
Passo 3.3: Ajustar as proporções para números inteiros. O hidrogênio está aproximadamente em 1,33, o que sugere que precisamos multiplicar todos os números por 3 para eliminar a fração.
- C: 2,00 × 3 = 6
- H: 1,33 × 3 ≈ 4
- Cl: 1,00 × 3 = 3
Passo 4
Com as proporções ajustadas, podemos escrever a fórmula mínima da substância.
Passo 4.1: A fórmula mínima é baseada na menor proporção inteira dos átomos.
- C: 6
- H: 4
- Cl: 3
Ent��o, a fórmula mínima é C₆H₄Cl₃.
Passo 5
Agora, vamos encontrar a massa molar da substância usando a pressão do gás coletado.
Passo 5.1: Usar a equação dos gases ideais para encontrar o volume do gás (CO₂).
A equação dos gases ideais é PV = nRT.
Onde:
- P = pressão = 6,1438 atm
- V = volume (o que vamos encontrar)
- n = mols de gás = 3,289 mol
- R = constante dos gases = 0,0821 L·atm/(mol·K)
- T = temperatura = 0°C = 273,15 K
Rearranjando a equação para encontrar V:
V = nRT / P
V = nRT / P
Substituindo os valores:
V = 3,289 mol × 0,0821 L·atm/(mol·K) × 273,15 K / 6,1438 atm ≈ 11,85 L
V = 3,289 mol × 0,0821 L·atm/(mol·K) × 273,15 K / 6,1438 atm ≈ 11,85 L
Passo 5.2: Agora, calcular a massa molar (M) da substância.
Sabemos que 100,0 g da substância produz 3,289 mol de CO₂, que correspondem aos mols de C na fórmula. A massa molar da fórmula mínima C₆H₄Cl₃ é:
M = (12,01 g/mol × 6) + (1,008 g/mol × 4) + (35,45 g/mol × 3) ≈ 72,06 + 4,032 + 106,35 ≈ 182,44 g/mol
Passo 5.3: Determinar a fórmula molecular comparando a massa molar experimental com a massa molar da fórmula mínima.
Massa molar experimental = massa / mols = 100,0 g / (número de mols da fórmula mínima)
Primeiro, calcular os mols da fórmula mínima:
n = massa / massa molar = 100,0 g / 182,44 g/mol ≈ 0,548 mol
n = massa / massa molar = 100,0 g / 182,44 g/mol ≈ 0,548 mol
A massa molar experimental foi calculada anteriormente como 182,44 g/mol, o que coincide com a massa molar da fórmula mínima.
Resposta
A fórmula mínima da substância é C₆H₄Cl₃, a massa molar é aproximadamente 182,44 g/mol e a fórmula molecular também é C₆H₄Cl₃.
Exercícios relacionados
O resultado do cálculo
com o número correto de algarismos significativos é
Escolha uma opção:
( )Verdadeiro
( )Falso
Escolha uma opção:
( )Verdadeiro
( )Falso
A massa atômica do cobre é 63,55 u.m.a. Tem apenas dois isótopos de cobre, 63Cu com uma massa de 62,93 u.m.a. e 65Cu com uma massa de 64,93 u.m.a. Qualé a porcentagem abundância de cada um desses dois isótopos?
O gálio tem dois isótopos estáveis, 69 Ga e 71 Ga , com as massas iguais a 68,9257 u.m.a. e 70,9249 u.m.a. respectivamente. Calcular a abundância percentual do gálio.
O número de algarismos significativos nos valores 103; 0,00023 e 27,0 é 3, 5 e 3 respectivamente.
Escolha uma opção:
( )Verdadeiro
( )Falso
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( )Verdadeiro
( )Falso