Barrilha, que é carbonato de sódio impuro, é um insumo…

Barrilha, que é carbonato de sódio impuro, é um insumo básico da indústria química. Uma amostra de barrilha de 10 g foi totalmente dissolvida em 800 mL de ácido clorídrico 0,2 mol/L. O excesso de ácido clorídrico foi neutralizado por 250 mL de NaOH 0,1 mol/L. Qual é o teor de carbonato de sódio, em porcentagem de massa, na amostra da barrilha?

Utilize a tabela periódica para calcular as massas molares quando necessário.

Resolução

A quantidade em mols de HCℓ nos 800 mL da solução utilizada para dissolver a barrilha é dada por:

[HCℓ] = n_HCℓ / V
n_HCℓ = [HCℓ] ∙ V
n_HCℓ = 0,2 mol/L ∙ 0,8 L
n_HCℓ = 0,16 mol

O excesso de ácido clorídrico foi neutralizado por 250 mL de NaOH 0,1 mol/L, conforme a equação a seguir:

NaOH(aq) +  HCℓ(aq) →  NaCℓ(aq) + H₂O(ℓ)

Conforme a equação acima, 1 mol de HCℓ é neutralizado por 1 mol de NaOH, logo:

n_{HCℓ-EXCESSO} = n_NaOH

A quantidade em mols de NaOH pode ser calculada simplesmente multiplicando-se a concentração molar pelo volume (em litros):

[NaOH] = n_NaOH / V
n_NaOH = [NaOH] ∙ V
n_NaOH = 0,1 mol/L ∙ 0,250 L
n_NaOH = 0,025 mol

Logo:

n_{HCℓ-EXCESSO} = n_NaOH = 0,025 mol

Dessa forma, a quantidade em mols de HCℓ que reagiu com o carbonato de sódio é dado por:

n_HCℓ-REAGIU = n_HCℓ − n_{HCℓ-EXCESSO}
n_HCℓ-REAGIU = 0,16 mol – 0,025 mol
n_HCℓ-REAGIU = 0,135 mol

Podemos, por meio de uma equação química balanceada, representar a reação entre o Na₂CO₃ e o HCℓ:

Na₂CO₃(aq) + 2 HCℓ(aq) → 2 NaCℓ(aq) + H₂CO₃(aq)

Observação: o ácido carbônico (H₂CO₃) formado, por ser muito instável, acaba se decompondo em gás carbônico e água.

Segundo a equação anterior, 1 mol de Na₂CO₃ reage com 2 mols de HCℓ, logo:

Para converter 0,0675 mol de Na₂CO₃ em massa, basta multiplicar pela massa molar (calculada a partir da tabela periódica):

MM_Na2CO3 = m_Na2CO3 / n_Na2CO3
m_Na2CO3 = n_Na2CO3 ∙ MM_Na2CO3
m_NH3 = 0,0675 mol _∙ 106 g/mol
m_NH3 = 7,16 g

Para finalizar, basta calcular o percentual de Na2CO3 na barrilha:

Portanto, a barrilha analisada apresenta 71,6% de carbonato de sódio.