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Q788220
Química Soluções e Substâncias Inorgânicas , Soluções: características, tipos de concentração, diluição, mistura, titulação e soluções coloidais. ,
Ano: 2017 Banca: CESPE / CEBRASPE Órgão: SEDF Prova: CESPE - 2017 - SEDF - Professor de Educação Básica - Química  |
Q788220 Química
O teor de grupos funcionais básicos em um carbono ativado foi determinado por titulação ácido-base, de acordo com o seguinte procedimento: 1,000 g da amostra de carbono ativado foi agitado por 24 h com 50,0 mL de uma solução padrão de HCl 0,1000 mol/L. Durante a agitação, os grupos básicos do material foram neutralizados pelo ácido. Após filtração, alíquotas de 10,0 mL da solução ácida remanescente foram tituladas com uma solução padrão de NaOH 0,100 mol/L. O teor de grupos básicos no carbono ativado foi, então, determinado a partir da diferença entre as concentrações inicial e final da solução ácida, considerando-se que essa diferença se deva à neutralização completa dos grupos básicos presentes na superfície da amostra de carbono ativado. Imagem associada para resolução da questão
Considerando a situação descrita e a tabela apresentada, que contém faixas de viragem de diferentes indicadores, julgue o item subsequente. Se o volume gasto da solução padrão de NaOH tiver sido igual a 9,0 mL, então o teor de grupos funcionais básicos presentes na amostra é superior a 0,60 mmol/g.
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Esta questão abrange o conceito de titulação ácido-base e para resolvê-la é importante saber como é a relação entre o NaOH e o HCl para saber o quanto de HCl não reagiu com os grupos funcionais básicos do carvão ativado e, consequentemente, determinar o teor desses grupos a partir da diferença entre a quantidade inicial e remanescente da solução ácida. Dessa forma, observemos os dados e a resolução da questão:

Dados:
mamostra = 1,000 g;
VHCl = 50,0 mL= 0,05 L;
MHCl = 0,1000 mol/L;
VHCl (alíquota) = 10,0 mL = 0,01 L;
MNaOH = 0,100 mol/L;
VNaOH = 9,0 mL = 0,009 L.


Resolução:
1) Primeiramente é necessário saber o número de mols (n) de HCl presentes na solução inicial que foi agitada com o carbono ativado, utilizando a concentração molar (M) e o volume da solução (V):
nHCl (inicial) = MHCl ∙ VHCl
nHCl (inicial) = 0,1 ∙ 0,05 = 0,005 mols = 5 mmols

2) Como o teor de grupos básicos no carbono ativado foi determinado a partir da diferença entre as concentrações inicial e final da solução ácida, é preciso saber quantos mmols de HCl não neutralizaram os grupos básicos do carvão ativado, ou seja, o número de mols remanescente, que pode ser calculado a partir da titulação com o NaOH, de acordo com a reação:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Como a relação entre HCl e NaOH é de 1:1, o número de mols dessas substâncias que reage é igual, logo:
nHCl (alíquota) = nNaOH
nHCl (alíquota) = MNaOH ∙ VNaOH
nHCl (alíquota) = 0,1 ∙ 0,009 = 0,0009 mols = 0,9 mmols

Com o número de mols presente na alíquota retirada para a titulação é possível saber o número de mols remanescente, que não reagiu com os grupos funcionais básicos:
        0,9 mmols    presentes em  10,0 mL
nHCl (remanescente)  --------------  50,0 mL      
nHCl (remanescente) = 0,9 ∙ 5 = 4,5 mmols

3) Com o número de mols inicial e remanescente do ácido é possível saber o teor dos grupos básicos presentes no carvão:
nHCl (inicial) - nHCl (remanescente) = 5,0 - 4,5 = 0,05 mmols
Como a massa da amostra é de 1 g, o teor é igual a:
teor (grupos funcionais básicos) = 0,05 mmol/g

Portanto, o teor não é superior a 0,06 mmol/g, o que torna este item incorreto.

Gabarito do Professor: ERRADO.

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Comentários

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A PALAVRA SERIA CONCENTRAÇÃO E NÃO TEOR.

Quantidade inicial de ácido (em mol): 0,1 mol/L * 0,05 L = 5 mmol

 

Quantidade de ácido resultante após neutralizar os grupos funcionais básicos: primeiro calcula-se a concentração do ácido na alíquota de 10 mL:

MaVa = MbVb

10Ma = 9 * 0,1

Ma = 0,09 mol/L.

 

Em seguida, calcula-se a quantidade de ácido (em mol) presente nos 10 mL:

n = MaVa = 0,09 mol/L * 0,01 L = 0,9 mmol (em 10 mL)

 

Para calcular a quantd de ácido (em mol) presente nos 50 mL originais, basta multiplicar por 5, resultando em 4,5 mmol. Como a quantidade de ácido presente nos 50 mL é a mesma presente no 1g, podemos afirmar que a concentração resultante de ácido é de 4,5 mmol/g.

Para encontrar a concentração de grupos funcionais básicos, basta realizar a diferença entre a concentração inicial e final de ácido:

5-4,5 = 0,5 mmol/g.

 

 

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