Numa análise gravimétrica para determinar a dureza de uma fo...
Numa análise gravimétrica para determinar a dureza de uma fonte de água, uma amostra de 100 mL foi submetida a um tratamento químico, de forma que todos os íons de cálcio presentes foram precipitados como CaC2O4. O precipitado foi filtrado, lavado e calcinado produzindo 0,042 g de CaO. A concentração de íons cálcio, em mg . L-1, na água é de
(Dados: massas atômicas, em mol . g-1, C=12, O=16 e Ca=40)
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O tema central da questão é a determinação da concentração de íons cálcio numa solução aquosa, utilizando uma técnica de análise gravimétrica. Esse método envolve a precipitação de íons específicos e subsequente pesagem do produto, nesse caso, o óxido de cálcio (CaO). Para resolver a questão, é necessário compreender conceitos de estequiometria, conversão de unidades e propriedades químicas do cálcio.
Alternativa correta: D - 300 mg/L
A solução da questão exige que calculemos a concentração de íons cálcio, partindo do precipitado de CaO obtido:
1. **Massa molar do CaO**: somando as massas atômicas, temos Ca (40 g/mol) + O (16 g/mol) = 56 g/mol.
2. **Número de mols de CaO**: Usando a massa obtida, 0,042 g, podemos calcular o número de mols de CaO:
n = massa / massa molar = 0,042 g / 56 g/mol ≈ 0,00075 mol
3. **Relação molar**: A reação química indica uma proporção de 1:1 entre CaO e Ca2+. Assim, temos 0,00075 mol de Ca2+.
4. **Massa de Ca2+**: Calculamos a massa de íons cálcio:
massa de Ca = 0,00075 mol × 40 g/mol = 0,03 g = 30 mg
5. **Concentração de Ca2+**: A concentração é calculada como:
30 mg / 0,1 L = 300 mg/L
Dessa forma, a alternativa D é a correta, pois a concentração dos íons cálcio na água é de 300 mg/L.
Análise das alternativas incorretas:
A - 0,42 mg/L: Esta é uma subestimação grosseira que desconsidera a quantidade correta de cálcio proveniente do CaO.
B - 7,5 mg/L: Também incorreta, proveniente de um erro de cálculo possivelmente em algum ponto intermediário.
C - 30 mg/L: Este valor representa a massa em 100 mL, não convertida para a concentração em 1 L.
E - 420 mg/L: Esta é uma superestimação, talvez devido a uma duplicação de cálculos de massa não justificável pelo problema dado.
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