Ano 2021#estequiometria#gases#acido-base

Sobre o tema

A reação entre bicarbonato de sódio e um ácido monoprótico forte produz CO₂ gasoso, permitindo determinar a concentração do ácido por meio da pressão gerada em um recipiente fechado. Este problema integra estequiometria, lei dos gases ideais e princípios de piezoeletricidade, sendo comum em questões de química do IME. O cristal piezoelétrico converte pressão em potencial elétrico, fornecendo dados para calcular a quantidade de gás formado. A partir do volume do recipiente e da solução, obtém-se o volume gasoso, e com a pressão medida, calcula-se o número de mols de CO₂, que é estequiometricamente equivalente ao ácido. Assim, a concentração molar inicial do ácido pode ser determinada.

Tópicos relacionados

Estequiometria de reações ácido-base com desprendimento de gás
Lei dos gases ideais aplicada a reações em recipiente fechado
Piezoeletricidade e conversão pressão-tensão
Cálculo de concentração a partir de volume e quantidade de matéria
Interpretação de dados experimentais em química

Enunciado

Bicarbonato de sodio reage estequiometricamente, em processo isotermico a 300 K, com 50 mL de uma solucao aquosa de um acido monoprotico forte, em um recipiente rigido e fechado que, quando vazio, apresenta um volume util de 74,9 mL, conforme o esboço abaixo. [Figura esquematica do recipiente com cristal piezoeletrico]
O cristal piezoeletrico tem espessura (t) de 2 mm e suscetibilidade voltaica (Phi) de 0,050 V.(m.Pa)^-1 e, quando a reacao atinge o equilibrio, fornece um potencial eletrico (U) de 1,0 V. Considere a solubilidade molar de gases na agua desprezivel e a constante universal dos gases R = 8,3 J.(mol.K)^-1. Se o volume reacional e constante e igual ao volume da solucao acida inicial, a concentracao molar inicial da solucao do acido monoprotico, em mol.L^-1, e:

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Perguntas frequentes

O que é a suscetibilidade voltaica em um cristal piezoelétrico?

É uma propriedade que relaciona a tensão elétrica gerada por unidade de espessura e por unidade de pressão aplicada. Na questão, Φ = 0,050 V/(m·Pa) e a espessura t = 2 mm, permitindo calcular a pressão a partir da voltagem medida.

Como o volume do gás é determinado em um recipiente rígido contendo uma solução?

O volume útil total do recipiente é fixo. Subtraindo o volume da solução líquida (volume reacional) desse total, obtém-se o volume disponível para o gás. No problema, volume total = 74,9 mL e solução = 50 mL, resultando em 24,9 mL de gás.

Qual a relação estequiométrica entre o ácido monoprótico e o CO₂ na reação com bicarbonato?

Cada mol de ácido monoprótico forte (HX) reage com bicarbonato de sódio para produzir um mol de CO₂. Portanto, a quantidade de matéria de CO₂ formado é igual à quantidade de matéria do ácido inicial.