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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 1.L - Ex. 28

O enxofre é uma impureza indesejável no carvão e no petróleo usado como combustível. A percentagem em massa de enxofre em um combustível pode ser determinada pela queima do combustível em oxigênio e dissolução em água do S O 3 produzido para formar ácido sulfúrico diluído. Em um experimento, 8,54   g de um combustível foram queimados e o ácido sulfúrico resultante, titulado com 17,54   m L de uma solução 0,100   M em N a O H ( a q ) . (a) Determine a quantidade (em moles) de H 2 S O 4 que foi produzida. (b) Qual é a porcentagem em massa de enxofre no combustível?

Passo 1

a) queremos encontrar a quantidade em mol de H 2 S O 4 que foi produzida. A reação química correspondente à titulação entre  H 2 S O 4 e  N a O H é a seguinte.

H 2 S O 4 a q + 2   N a O H a q → N a 2 S O 4 a q + 2   H 2 O ( l )

Calculamos primeiro o número de moles de  N a O H e depois relacionamos com H 2 S O 4 :

n = c × V

Aqui  n está o número de mols,  V o volume em litros e  c a molaridade expressa em termos de  m o l . L - 1 . Temos que o volume de  N a O H é  17,54   m L e a concentração molar é 0,100   m o l . L - 1 . Agora, substitua esses valores na expressão acima para calcular o número de mols de  N a O H .

n N a O H = 0,100   m o l . L - 1 × 17,54   m L × 1   L 1000 m   L = 1,75 × 10 - 3   m o l

Portanto, existem  1,75 × 10 - 3   m o l de N a O H .

Passo 2

Calculamos agora o número de mols de  H 2 S O 4 . A relação estequiométrica entre  H 2 S O 4 e  N a O H é a seguinte.

1   m o l   H 2 S O 4 = 2   m o l   N a O H

Converta  1,75 × 10 - 3   m o l de N a O H para o número de mols de  H 2 S O 4 usando a relação estequiométrica.

1,75 × 10 - 3   m o l   N a O H × 1   m o l   H 2 S O 4 2   m o l   N a O H = 8,75 × 10 - 4   m o l   H 2 S O 4

Portanto, quantidade de  H 2 S O 4 é  8,75 × 10 - 4   m o l .

Passo 3

b) Queremos encontrar a porcentagem em massa de enxofre no combustível. Existe 1   m o l de enxofre, S ( s ) , em 1   m o l de  H 2 S O 4 . Assim, em  8,75 × 10 - 4   m o l de H 2 S O 4 ,  8,75 × 10 - 4   m o l   de enxofre estará presente. Agora, calculamos a massa de enxofre.

m S = n S × M M S

Aqui  m S está a massa de enxofre,  n S é o número de mols de enxofre e  M M S é a massa molar de enxofre. A massa molar de enxofre é  32,06   g . m o l - 1 e o número de moles de enxofre é  8,75 × 10 - 4   m o l   . Agora, substitua esses valores na expressão acima.

m S = 8,75 × 10 - 4   m o l     × 32,06   g . m o l - 1 = 0,0281   g

Portanto, a massa de enxofre é  0,0281   g .

Passo 4

Com a massa calculamos o percentual em massa de enxofre no combustível:

%   d e   S = m a s s a   d e   S m a s s a   d o   c o m b u s t í v e l × 100

Agora, substituindo  0,0281   g para massa do enxofre e  8,54   g para massa da amostra de combustível na expressão acima.

%   d e   S = 0,0281   g   8,54   g × 100 = 0,329   %

Portanto, a porcentagem de massa de enxofre na amostra é  0,329   % .

Resposta

a) 8,75 × 10 - 4   m o l

b) 0,329   %

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