(ITA - 2001 - 1a Fase) A calcinação de 1,42 g de uma mistura sólida constituída de CaCO3 e MgCO3 produziu um resíduo sólido que pesou 0,76 g e um gás. Com estas informações, qual das opções a seguir é a relativa à afirmação CORRETA?
Dados
Massas molares (g/mol): CaCO3 = 100,09; CaO = 56,08; MgCO3 = 84,32; MgO = 40,31
Borbulhando o gás liberado nesta calcinação em água destilada contendo fenolftaleína, com o passar do tempo a solução irá adquirir uma coloração rósea.
A coloração de uma solução aquosa, contendo fenolftaleína, em contato com o resíduo sólido é incolor.
O volume ocupado pelo gás liberado devido à calcinação da mistura, nas CNTP, é de 0,37 L.
A composição da mistura sólida inicial é 70%(m/m) de CaCO3 e 30%(m/m) de MgCO3.
O resíduo sólido é constituído pelos carbetos de cálcio e magnésio.
Gabarito:
A composição da mistura sólida inicial é 70%(m/m) de CaCO3 e 30%(m/m) de MgCO3.
a) O gás liberado na calcinação é o CO2:
CaCO3 ----> CaO + CO2
MgCO3 ----> MgO + CO2
Ao borbulhar CO2 em água, ocorre a formação de ácido carbônico:
CO2 + H2O <-----> H2CO3 <-----> H+ + HCO3-
Com a formação do ácido, ocorre aumento da concentração de H+ e a solução fica ácida, logo a coloração da fenolftaleína deve ser incolor e não rosa.
b) Os resíduos sólidos em água formam bases:
CaO + H2O ----> Ca(OH)2(aq) (famosa água de cal ou cal extinta)
MgO + H2O ----> Mg(OH)2(aq) (famoso leite de magnésia)
c) Temos 1,42 - 0,76 = 0,66g de gás:
nCO2 = 0,66/44 = 0,015 mols de CO2
Nas CNTP, um mol de gás corresponde à 22,4 l, então, fazendo uma regra de três temos:
1 mol de gás ------ 22,4 l
0,015 mol de gás ----- V
Resolvendo, temos que V = 0,336 l
d) Segundo as reações de calcinação, a proporção entre CaCO3 e CaO e CO2, na calcinação do carbonato de cálcio é de 1 para 1 e entre MgCO3 e MgO e CO2 na calcinação do carbonato de magnésio também.
Logo, se havia n mol de CaCO3 e n' mol de MgCO3 no início, após a calcinação teremos n mol de CaO e n' mol de MgO.
Temos que:
n*MMCaO + n'*MMMgO = 0,76 g (I)
Temos ainda, que n + n' = ngás = 0,015 mol (II)
Sendo assim, temos um sistema com (I) e (II):
n*56 g/mol + n'*40 g/mol = 0,76 g
n + n' = 0,015 mol
Resolvendo o sistema, temos que:
n = 0,010 mol
n' = 0,005 mol
Sendo assim, inicialmente temos uma massa de carbonato de cálcio correspondente à n*MMCaCO3 = 0,010 mol * 100 g/mol = 1 g
Logo, a porcentagem em massa de CaCO3 é %(m/m)CaCO3 = 1 g/1,42 g = 0,70 = 70%, então %(m/m)MgCO3 = 30%
e) Falso, os resíduos são óxidos de cálcio e de magnésio.