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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 10 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2011

1º semestre · 2º dia · Química: Cálculo estequiométrico

Um dos métodos utilizados para determinar o teor de bicarbonato de sódio em comprimidos antiácidos é realizado utilizando-se a aparelhagem esquematizada abaixo.

Esquema da aparelhagem: à esquerda, um frasco erlenmeyer com saída lateral contém NaHCO3(s) + H2SO4(aq). Do frasco saem os gases H2O(g) + CO2(g), que passam por um tubo em forma de U contendo CaSO4(s) (dessecante). Em seguida, apenas CO2(g) segue para um tubo horizontal denominado tubo de retenção com NaOH(s).

a) Escreva as equações que representam as reações químicas que ocorrem no erlenmeyer e no tubo de retenção. (2,0 pontos)

b) Descreva o procedimento usado para determinar o teor de bicarbonato de sódio por meio do método esquematizado acima e justifique. (3,0 pontos)

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a) No erlenmeyer, o ácido sulfúrico reage com o bicarbonato de sódio e forma o ácido carbônico, que é instável e se decompõe em água e gás carbônico. É por isso que saem \ce{H2O(g)} e \ce{CO2(g)} do frasco:

\ce{2 NaHCO3(s) + H2SO4(aq) -> Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) + 2 CO2(g)}

No tubo de retenção, o \ce{CO2} (óxido ácido) reage com o \ce{NaOH} sólido (base) e forma carbonato de sódio e água:

\ce{CO2(g) + 2 NaOH(s) -> Na2CO3(s) + H2O(l)}

Erlenmeyer: \ce{2 NaHCO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + 2 H2O + 2 CO2}; tubo de retenção: \ce{CO2 + 2 NaOH -> Na2CO3 + H2O}.

b) O método é gravimétrico: o teor é obtido pela massa de \ce{CO2} liberada, que é retida no tubo com \ce{NaOH}.

  1. Pesar o comprimido (massa m_c) e o tubo de retenção com \ce{NaOH} antes do experimento (m_i).
  2. Colocar o comprimido no erlenmeyer, adicionar \ce{H2SO4} em excesso e conectar o sistema. O vapor de água formado é retido no \ce{CaSO4} (dessecante), e só o \ce{CO2} chega ao tubo de retenção.
  3. Aguardar o fim da reação (fim do desprendimento de gás) e pesar de novo o tubo de retenção (m_f).

A massa de \ce{CO2} é m_{\ce{CO2}} = m_f - m_i. A justificativa é que o aumento de massa do tubo corresponde só ao \ce{CO2} absorvido. A água precisa ser retida antes, senão ela seria absorvida no tubo e falsearia a massa.

Da estequiometria, 2 mol de \ce{NaHCO3} (84 g/mol) produzem 2 mol de \ce{CO2} (44 g/mol), ou seja, 1 mol de \ce{NaHCO3} para 1 mol de \ce{CO2}:

m_{\ce{NaHCO3}} = m_{\ce{CO2}}\cdot\frac{84}{44}
\text{teor} = \frac{m_{\ce{NaHCO3}}}{m_c}\times 100\%

Pesar o comprimido e o tubo de retenção antes e depois da reação; a variação de massa do tubo é a massa de \ce{CO2}; então m_{\ce{NaHCO3}} = m_{\ce{CO2}}\cdot 84/44 e o teor é m_{\ce{NaHCO3}}/m_c \times 100\%.

Assuntos: Cálculo estequiométrico, Neutralização e reações ácido-base.

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Ver como caiu na prova Questão 10 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2011

Fonte: UFG 2ª etapa 2011 · 1º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗