Em pequenas estações de tratamento de água, dióxido de cloro...

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Q827576
Química Representação das transformações químicas , Soluções e Substâncias Inorgânicas , Grandezas: massa, volume, mol, massa molar, constante de Avogadro e Estequiometria. , Soluções: características, tipos de concentração, diluição, mistura, titulação e soluções coloidais.
Ano: 2017 Banca: FADESP Órgão: COSANPA Prova: FADESP - 2017 - COSANPA - Químico |
Q827576 Química

Em pequenas estações de tratamento de água, dióxido de cloro, um forte agente oxidante, costuma ser preparado in situ de forma a atingir uma concentração de dióxido de cloro de 15 g L-1, conforme equação química dada abaixo: 


HCl + NaClO2 → ClO2 + NaCl + H2O

Considerando-se uma estação de tratamento de 10.000 litros, o volume, em litros, de ácido clorídrico necessário para atingir a concentração de dióxido de cloro necessária é de aproximadamente  
Obs.: Considere que a reação ocorre estequiometricamente com rendimento de 100%. Dados: Massas molares, g mol-1: H = 1; Cl = 35,5; Na = 23; O = 16. Ácido Clorídrico: densidade = 1,2 g mL-1; Título (em massa): 37%.  
Alternativas

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Alternativa Correta: D - 183 litros

Para resolver esta questão, é preciso compreender os conceitos de estequiometria e concentração de soluções. A questão envolve o cálculo da quantidade de ácido clorídrico necessária para gerar uma concentração específica de dióxido de cloro em uma estação de tratamento de água.

Passo a passo para resolver a questão:

1. **Determinação da quantidade de dióxido de cloro necessária**:

  • Temos uma concentração desejada de 15 g L-1 de ClO2 em 10.000 L de água.
  • Calculando a massa total de ClO2: 15 g/L × 10.000 L = 150.000 g.

2. **Cálculo da quantidade de HCl necessária**:

  • A equação balanceada é: HCl + NaClO2 → ClO2 + NaCl + H2O.
  • De acordo com a equação, 1 mol de HCl é necessário para produzir 1 mol de ClO2.

3. **Cálculo de moles de ClO2**:

  • Calculando a massa molar de ClO2: Cl = 35,5 g/mol, O = 16 g/mol, então ClO2 = 67,5 g/mol.
  • Moles de ClO2: 150.000 g / 67,5 g/mol = 2.222,22 mol.

4. **Moles de HCl necessários**:

  • Como a relação molar é 1:1, são necessários 2.222,22 mol de HCl.

5. **Cálculo do volume de HCl**:

  • A densidade do HCl é 1,2 g/mL e seu título (em massa) é 37%.
  • Primeiro, calculamos a massa de HCl: moles de HCl × massa molar do HCl (36,5 g/mol) = 81.111,03 g.
  • Como o título é de 37%, massa total do HCl necessário = 81.111,03 g / 0,37 = 219.216,28 g.
  • Convertendo a massa total em volume: 219.216,28 g / 1,2 g/mL = 182.680,23 mL, que é aproximadamente 183 litros.

Análise das Alternativas:

  • A - 25: Muito abaixo do necessário pois não considera as proporções estequiométricas corretas.
  • B - 61: Ainda insuficiente, erro provavelmente devido a um cálculo errado de moles ou densidade.
  • C - 81: É metade da alternativa correta, indicando um possível erro na consideração da densidade ou título do HCl.
  • D - 183: Esta é a alternativa correta, conforme o cálculo detalhado acima.

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HCl ---> 36,5 g/mol

 

ClO2 ---> 67,5 g/mol

 

1 - MOLARIDADE INICIAL DO HCl

 

M = ( 1000 x d x T% ) / MM

 

M = ( 1000 x 1,2 x 0,37 ) / 36,5

 

M = 12,16 mol/L

 

 

2 - MOLARIDADE DO ClO2

 

M = C / MM

 

M = 15 / 67,5

 

M = 0,22 mol/L

 

 

3 - CÁLCULO DO VOLUME DE HCl NECESSÁRIO PARA ATINGIR A CONCENTRAÇÃO DE ClO2

 

M1 x V1 = M2 x V2

 

12,16 x V1 = 0,22 x 10000

 

V1 = 2200 / 12,16

 

V1 = 180,92 mol/L

 

V1 = 183 mol/L ( aproximadamente )

 

 

ALTERNATIVA D !!!!!!

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