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Questão 1

IME 2022
Química

(IME 2022/2023 - 2ª fase)

 

Considere:

  • Constante universal dos gases ideais: R = 8,0 J cdot (mol cdot K)^{-1} = 0,082  atmcdot L cdot (mol cdot K)^{-1}
  • Constante de Faraday = 96500  C cdot mol^{-1}
  • K_{PS}(PbSO_{4}) = 1,3 cdot 10^{-8} = 1,3×10−8
  • Composicão molar do ar atmosférico: 79% de N2 e 21% de O2 
  • sqrt{21,2} simeq 4,6
  • e^{1,1} simeq 3
  • e^{-0,17} simeq 0,84
  • 286^{-1} simeq 0,0035
  • 303^{-1} simeq 0,0033

 

Tabela Periodica dos Elementos Químicos:

 

 

O calcário é uma rocha de origem sedimentar constituída predominantemente por carbonato de cálcio. Uma técnica que pode ser utilizada para determinar o teor de carbonato de cálcio em uma amostra de calcário é a volumétria, a qual consiste na determinação da concentração de uma solução A por meio do gasto de uma solução B de concentração conhecida, ocorrendo uma reação química entre A e B.

Uma amostra de 1,0 g de calcário foi dissolvida utilizando-se 25,0 mL de uma solução de ácido clorídrico com concentração de 1,0 mol/L. Na sequência, utilizou-se uma solução de hidróxido de sódio com concentração de 0,5 mol/L para neutralizar o excesso de ácido, consumindo-se 17,2 mL da solução.

 

Considerando que apenas o carbonato de cálcio presente na amostra de calcário reage com o ácido clorídrico, determine:

a) as equações balanceadas das reações envolvidas no processo;

b) a porcentagem mássica de carbonato de cálcio presente na amostra de calcário.

Gabarito:

Resolução:

A)

Reação de tratamento: CaCO_{3(s)} + 2HCl_{aq} 
ightarrow CaCl_{2(aq)}+CO_{2(g)}+H_2O_{(l)} (I)

Titulação: HCl_{(aq)}+NaOH_{(aq)}
ightarrow NaCl_{(aq)}+H_2O_{(l)} (II)

B)

Quantidade em excesso do HCl é o que vai reagir com o CaCO_3, assim, pela reação II:

nHCl(total)=frac{1mol}{L}.0,025L=2,5.10^{-2}

nHCl(excesso)=nNaOH=frac{0,5mol}{L}.0,0172=8,6.10^{-3}

nHCl(reagiu)=2,5.10^{-2}-0,86.10^{-2}=1,64.10^{-2}

De acordo com a reação I:

frac{1}{2}nHCl(reagiu)=nCaCO_3Rightarrow nCaCO_3=0,82.10^{-2} mol

frac{1mol}{0,82.10^{-2}} = frac{100g}{x}

x=0,82g

Logo, P=frac{0,82g}{1g}=82%.

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