Questão 1 (Química) do ITA 2009

Question

Uma mistura sólida é composta de carbonato de sódio e bicarbonato de sódio. A dissolução completa de 2,0 g dessa mistura requer 60,0 mL de uma solução aquosa 0{,}5\text{ mol L}^{-1} de \ce{HCl}. Assinale a opção que apresenta a massa de cada um dos componentes desta mistura sólida.

A
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 0{,}4\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 1{,}6\text{ g}
B
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 0{,}7\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 1{,}3\text{ g}
C
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 0{,}9\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 1{,}1\text{ g}
D
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 1{,}1\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 0{,}9\text{ g}
E
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 1{,}3\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 0{,}7\text{ g}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 1 (Química) do ITA 2009

Química · Química: Diluição, mistura e titulação

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L}\ (\text{CNTP})
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}

DEFINIÇÕES
Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\ \text{N} = 1\ \text{kg}\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\ \text{mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\ \text{atm}, concentração das soluções: 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (\ell) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H	1	1,01	Fe	26	55,85
He	2	4,00	Ni	28	58,69
Li	3	6,94	Cu	29	63,55
C	6	12,01	Zn	30	65,40
N	7	14,01	Ge	32	72,64
O	8	16,00	As	33	74,92
Ne	10	20,18	Br	35	79,90
Na	11	22,99	Kr	36	83,80
Mg	12	24,31	Ag	47	107,87
Al	13	26,98	Cd	48	112,41
Si	14	28,09	Sn	50	118,71
S	16	32,07	I	53	126,90
Cl	17	35,45	Xe	54	131,29
Ar	18	39,95	Cs	55	132,91
K	19	39,10	Ba	56	137,33
Ca	20	40,08	Pt	78	195,08
Cr	24	52,00	Pb	82	207,2
Mn	25	54,94	Ra	86	222

Uma mistura sólida é composta de carbonato de sódio e bicarbonato de sódio. A dissolução completa de 2,0 g dessa mistura requer 60,0 mL de uma solução aquosa 0{,}5\text{ mol L}^{-1} de \ce{HCl}. Assinale a opção que apresenta a massa de cada um dos componentes desta mistura sólida.

A
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 0{,}4\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 1{,}6\text{ g}
B
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 0{,}7\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 1{,}3\text{ g}
C
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 0{,}9\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 1{,}1\text{ g}
D
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 1{,}1\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 0{,}9\text{ g}
E
\text{m}_{\ce{Na2CO3}} = 1{,}3\text{ g}\ ;\ \text{m}_{\ce{NaHCO3}} = 0{,}7\text{ g}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Cada carbonato consome HCl em proporção diferente:

\ce{Na2CO3 + 2 HCl -> 2 NaCl + H2O + CO2} (1 mol de carbonato consome 2 mol de HCl)

\ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2} (1 mol de bicarbonato consome 1 mol de HCl)

Massas molares: \ce{Na2CO3} = 2(22{,}99)+12{,}01+3(16{,}00) = 105{,}99\ \text{g/mol} e \ce{NaHCO3} = 22{,}99+1{,}01+12{,}01+48{,}00 = 84{,}01\ \text{g/mol}.

Mol de HCl: n = 0{,}5 \times 0{,}060 = 0{,}030\ \text{mol}.
Sejam x a massa de \ce{Na2CO3} e y a de \ce{NaHCO3}: x + y = 2{,}0.
Balanço de HCl: \dfrac{2x}{106} + \dfrac{y}{84} = 0{,}030.
Substituindo y = 2{,}0 - x: \dfrac{2x}{106} + \dfrac{2{,}0 - x}{84} = 0{,}030.
Multiplicando por 106\cdot 84 = 8904: 168x + 106(2{,}0 - x) = 267{,}1, logo 62x + 212 = 267{,}1 e x \approx 0{,}89\ \text{g}.
Então y \approx 1{,}11\ \text{g}.

Portanto, \ce{Na2CO3} \approx 0{,}9\ \text{g} e \ce{NaHCO3} \approx 1{,}1\ \text{g}.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa D inverte as massas de C, e quem erra a proporção 1:2 do carbonato com HCl cai nela.

Por que as outras alternativas estão erradas

ACom 0,4 g de carbonato e 1,6 g de bicarbonato, o HCl consumido seria cerca de 0,027 mol, abaixo de 0,030 mol.
BCom 0,7 g e 1,3 g, o HCl consumido seria cerca de 0,028 mol, não 0,030 mol.
DCom 1,1 g de carbonato e 0,9 g de bicarbonato, o consumo seria cerca de 0,031 mol; é a inversão das massas da resposta correta.
ECom 1,3 g de carbonato e 0,7 g de bicarbonato, o consumo seria cerca de 0,033 mol, acima de 0,030 mol.

Assunto: Diluição, mistura e titulação.

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Questão 1 no caderno Química do ITA 2009

Fonte: ITA 2009 · Química. Prova oficial ↗