(Udesc 2015)
O consumo de ácido sulfúrico é utilizado como um indicativo do desenvolvimento industrial de um país. Porém, os resíduos ácidos, quando lançados diretamente no meio ambiente, podem provocar graves desequilíbrios na natureza. Para que o impacto ambiental seja reduzido é realizada a neutralização dos efluentes industriais.
Considerando a reação de neutralização do ácido sulfúrico, assinale a alternativa correta.
Dados: Na = 23 g/mol; O = 16 g/mol; H = 1 g/mol
Primeiro vamos montar a equação.
Nós temos uma certa quantidade de ácido sulfúrico
H2SO4 +
e queremos neutralizar com hidróxido de sódio (NaOH)
H2SO4 +NaOH
essa reação produz sulfato de sódio e água
H2SO4 +NaOH → Na2SO4 +H2O
Montamos a equação, o segundo passo é balanceá-la.
Inicialmente nós consideramos 1 mol de cada substância
1 H2SO4 +1 NaOH → 1 Na2SO4 +1 H2O
Mas veja, no lado esquerdo temos 1 mol de NaOH, se em 1 molécula de hidróxido há 1 átomo de Na, então em 1 mol de NaOH há 1 mol de Na.
No lado direito temos 1 mol de Na2SO4 e se 1 molécula de sulfato tem 2 átomos de Na, em 1 mol de Na2SO4 temos 2 mols de Na. As quantidades de sódio nos lados esquerdo e direito diferem, então precisamos balancear a equação (igualar o Na e todos os outros elementos nos 2 lados).
Se colocarmos 2 mols de NaOH
1 H2SO4 +2 NaOH → 1 Na2SO4 +1 H2O
igualamos o Na (2 mols de cada lado), porém note que há 4 mols de H nos reagentes e apenas 2 mols nos produtos
Se colocarmos 2 mols de H2
1 H2SO4 +2 NaOH → 1 Na2SO4 +2 H2O
igualamos o H, O e S.
Equação balanceada vamos analisar as alternativas.
a) Considerando um litro de efluente contendo 0,001 mol de ácido sulfúrico, seriam necessários dois litros de solução de NaOH na mesma concentração para sua neutralização completa. ✓
Primeiro vamos calcular a concentração de ácido sulfúrico no efluente.
A concentração molar de uma solução é \( \bbox[5px, border: 2px solid #d220fa]{ M\;=\;\large{ {n} \over {v} } }\)
M = molaridade, em mols/L
n = número de mols do soluto, em mol
v = volume da solução, em L
Sendo assim, a concentração molar de H2SO4 é MH = 0,001 mol/L .
Segundo a alternativa seriam necessários 2 litros de solução de NaOH na mesma concentração para neutralizar o ácido.
Se em 1 litro nós temos 0,001 mol, então em 2 litros nós temos 0,002 mol.
Veja 1 mol de H2SO4 reage com 2 mols de NaOH
então 0,001 mol de H2SO4 reage com quantos mols de NaOH
Para neutralizar 0,001 mol do ácido nós precisamos de 0,002 mol da base.
b) Para cada mol de ácido sulfúrico presente no efluente, seriam necessários 40g de NaOH para sua completa neutralização. ✘
1 mol de ácido sulfúrico reage com 2 de NaOH, mas quanto pesa 2 mols de hidróxido?
Nós sabemos que em 1 mol de NaOH tem 1 mol de Na e foi dado na questão que 1 mol de Na tem 23 g, então 2 mols têm 46 g.
Temos também 2 mols de O cada um com 16 g totalizando 32 g.
E 2 mols de H cada um com 1 g o que nos dá 2 g.
Somando tudo 80 g.
Ou seja, para neutralizar 1 mol de ácido nós precisamos de 80 g de base.
c) A adição de NaOH ao efluente contendo somente ácido sulfúrico produz um sal de baixa solubilidade em meio aquoso. ✘
Os sais de sulfato (SO-24) são solúveis em água em água, excetuando os sais tal que o cátion seja da família II A1 , Pb+2, Ag+1 e Hg+22 são praticamente insolúveis.
d) A neutralização do ácido sulfúrico presente no efluente com a adição de hidróxido de cálcio produz um sal de alta solubilidade em meio aquoso. ✘
A reação de um ácido com uma base sempre produz sal e água, funciona assim, em meio aquoso, um ácido ioniza-se liberando o íon hidrônio (H3O)+ e um ânion qualquer
HA → H+ +A-
Já a base dissocia-se e libera hidroxila (OH-) e um cátion qualquer
XOH → X+ +OH-
O H+ do ácido combina-se com o íon OH- da base formando água
H+ +OH- → H2O
E o ânion do ácido une-se ao cátion da base formando o sal
X+ +A- → XA
Essa reação é conhecida como dupla troca.
Sendo assim a reação de ácido sulfúrico com hidróxido de cálcio produz (equação já balanceada)
Ca(OH)2 +H2SO4 → CaSO4 +2 H2O
Como vimos anteriormente sais de sulfato (SO4-2) tal que o cátion seja da família II A1 são praticamente insolúveis.
e) Considerando um volume de 1000 ml de uma solução de H2SO4 de concentração 0,001 mol/L, seriam necessários 100 mL de uma solução de NaOH a 0,2 mol/L para cada litro de efluente. ✘
1000 ml equivalem a 1 litro, se a concentração de ácido sulfúrico é de 0,001 mol/L temos 0,001 mol de ácido.
A concentração de NaOH é de 0,2 mol/L, então em 100 mL temos 0,02 mol.
Mas nós vimos anteriormente, que para neutralizar 0,001 mol de ácido precisamos de 0,002 mol de base, portanto 10 mL da solução da base já seriam suficientes.
Gabarito letra a.
1: os sais de sulfato tal que o cátion é o magnésio são solúveis.
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