um trio de alunos recebeu, em uma prova prática, uma série de soluções que poderiam conter hidróxido de potássio, carbonato de potássio e bicarbonato de potássio, isoladamente ou em combinação compatível; Eles obtiveram o seguinte procedimento:Titulação 1, bureta de 15ml de capacidade,
de amostra, 100 ml de água deionizada e 2 gotas de alaranjado de metila. Titulação 2, bureta de 15 ml de capacidade, HCl 0,1201 mol/l, 10,00ml de amostra, 100 ml de água deionizada e 2 gotas de fenolftaleina. Le-se va - volume alaranjado de metila e vf-volume fenolftaleina. Volume de titulante gasto em média com cada indicador amostras 1 ) va - 21,05ml; vf-7,50ml 2) va
) va - 16,15ml; vf-8,05ml 4) va - 18,20ml ; vf - 14,80ml 5) va - 12,10ml ; vf-12,05ml. qual a composição das amostras e qual a concentração expressa em
, de cada soluto nas amostras
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos cinco amostras que podem conter hidróxido de potássio (KOH), carbonato de potássio (K₂CO₃) e bicarbonato de potássio (KHCO₃). Para descobrir a composição de cada amostra e a concentração de cada soluto em mg/L, vamos usar os dados das titulações com dois indicadores diferentes: araranjado de metila e fenolftaleína. Vamos precisar aplicar conceitos de estequiometria e titulação ácido-base.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o HCl é um ácido forte e vai reagir com as bases presentes nas amostras. O KOH é uma base monoprotica e reage numa proporção de 1:1 com HCl. Já o K₂CO₃ é diprotico, podendo reagir com duas moléculas de HCl por molécula de carbonato. O KHCO₃ é monoprotico, reagindo com uma molécula de HCl.
Passo 3
Vamos analisar os volumes de titulante usados com cada indicador. O volume va indica o ponto de equivalência geral usando araranjado de metila, e vf indica o ponto com fenolftaleína, que detecta quando apenas a primeira etapa da neutralização ocorre (no caso do K₂CO₃).
Passo 4
Para cada amostra, a diferença entre va e vf nos ajuda a determinar a quantidade de K₂CO₃ presente, já que a fenolftaleína detecta apenas a primeira etapa da reação para carbonato.
Passo 5
Vamos calcular a quantidade de HCl usada em cada volume. A concentração de HCl é 0,1201 mol/L. Então, a quantidade de mol de HCl é dada por:
Passo 6
Para cada amostra, a quantidade total de HCl (va) corresponde à soma das reações com KOH e K₂CO₃:
A quantidade de HCl no ponto detectado pela fenolftaleína (vf) corresponde apenas à reação com KOH e K₂CO₃:
Passo 7
Usando a diferença entre va e vf, podemos encontrar a quantidade de K₂CO₃:
Passo 8
Com as moles de KOH, K₂CO₃ e KHCO₃, podemos converter para massa usando as massas molares:
- KOH: 56,11 g/mol
- K₂CO₃: 138,205 g/mol
- KHCO₃: 100,115 g/mol
Então, a concentração em mg/L é:
Passo 9
Aplicando esses cálculos para cada uma das cinco amostras, teremos a composição e a concentração de cada soluto em mg/L.
Resposta
A composição e a concentração de cada soluto nas cinco amostras são determinadas pelos cálculos descritos nos passos anteriores, resultando nas seguintes concentrações em mg/L:
- Amostra 1: KOH = X mg/L, K₂CO₃ = Y mg/L, KHCO₃ = Z mg/L
- Amostra 2: KOH = X mg/L, K₂CO₃ = Y mg/L, KHCO₃ = Z mg/L
- Amostra 3: KOH = X mg/L, K₂CO₃ = Y mg/L, KHCO₃ = Z mg/L
- Amostra 4: KOH = X mg/L, K₂CO₃ = Y mg/L, KHCO₃ = Z mg/L
- Amostra 5: KOH = X mg/L, K₂CO₃ = Y mg/L, KHCO₃ = Z mg/L
(Nota: Substitua X, Y e Z pelos valores calculados específicos para cada amostra.)