Um assistente de laboratório precisou descartar sete frascos contendo solução de nitrato de mercúrio(I) que não
foram utilizados em uma aula prática. Cada frasco continha 5,25 g de Hg2(NO3)2 dissolvidos em água. Temendo a toxidez do mercúrio e sabendo que o Hg2Cl2 tem solubilidade muito baixa, o assistente optou por retirar o mercúrio da solução por precipitação com cloreto de sódio (NaCl), conforme a equação química:
Na dúvida sobre a massa de NaCl a ser utilizada, o assistente aumentou gradativamente a quantidade adicionada
em cada frasco, como apresentado no quadro.
O produto obtido em cada experimento foi filtrado, secado e teve sua massa aferida. O assistente organizou os
resultados na forma de um gráfico que correlaciona a massa de NaCl adicionada com a massa de Hg2Cl2 obtida em cada frasco. A massa molar do Hg2(NO3)2 é 525 g mol–1, a do NaCl é 58 g mol–1 e a do Hg2Cl2 é 472 g mol–1.
Qual foi o gráfico obtido pelo assistente de laboratório?
a)
b)
c)
d)
e)
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Química: reação de precipitação, estequiometria.
- Matemática: interpretação de gráficos.
Nível da Questão: Difícil
Gabarito: B
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da Questão: “Qual foi o gráfico obtido pelo assistente de laboratório?”
Objetivo: Analisar a reação química para determinar qual gráfico corresponde à relação entre a massa de NaCl adicionada e a massa do produto sólido (Hg2Cl2) obtido.
Dica Geral: A questão envolve uma reação de precipitação que segue a proporção estequiométrica da reação química dada. A massa do precipitado formado dependerá da quantidade de reagente limitante na reação.
2º Passo: Análise das Frases-Chave do Texto
- “Cada frasco continha 5,25 g de Hg2(NO3)2 dissolvidos em água.”
- “Temendo a toxidez do mercúrio e sabendo que o Hg2Cl2 tem solubilidade muito baixa…”
- “Retirar o mercúrio da solução por precipitação com cloreto de sódio (NaCl).”
- “Aumentou gradativamente a quantidade adicionada de NaCl.”
Esses trechos mostram que o objetivo é precipitar o mercúrio na forma de Hg2Cl2, que é insolúvel.
3º Passo: Explicação dos Conceitos Importantes
- Reação de Precipitação: A reação de precipitação é uma reação em que um composto insolúvel é formado e separado da solução. Neste caso, o Hg2Cl2 é o precipitado.
- Reagente Limitante: O reagente que se esgota primeiro em uma reação determina a quantidade de produto que pode ser formada. Aqui, podemos ter o NaCl ou o Hg2(NO3)2 como o reagente limitante, dependendo das quantidades usadas.
- Interpretação do Gráfico: Precisamos analisar qual dos gráficos mostra a relação adequada entre a quantidade de NaCl adicionada e a massa do precipitado formado. Quando o reagente limitante é consumido, a quantidade de produto permanece constante.
4º Passo: Resolução e Análise das Alternativas
Vamos analisar a reação dada:
Para cada 1 mol de Hg2(NO3)2, são necessários 2 mols de NaCl para formar 1 mol de Hg2Cl2.
- Massa Molar dos Reagentes e Produtos:
a. Massa molar do Hg2(NO3)2 = 525 g/mol (dado).
b. Massa molar do NaCl = 58 g/mol.
c. Massa molar do Hg2Cl2 = 472 g/mol. - Cálculo Estequiométrico:
a. Cada 525 g de Hg2(NO3)2 reage com 2 × 58 g = 116 g de NaCl para formar 472 g de Hg2Cl2.
b. A massa do precipitado formado (Hg2Cl2) será proporcional à quantidade de NaCl adicionada até que o Hg2(NO3)2 se esgote. Após isso, mesmo que mais NaCl seja adicionado, a massa do precipitado não aumentará, pois o Hg2(NO3)2 já foi totalmente consumido. - Análise dos Gráficos:
a. Devemos procurar um gráfico que mostre um aumento inicial na massa do precipitado à medida que a quantidade de NaCl aumenta, até um ponto em que a massa do precipitado se estabiliza, indicando que o Hg2(NO3)2 se esgotou e o NaCl passou a estar em excesso.
Vamos examinar cada alternativa:
- Gráfico A: A massa do precipitado aumenta até um certo ponto e depois se estabiliza, o que faz sentido, pois indica que todo o Hg2(NO3)2 foi consumido e, após isso, o NaCl está em excesso. No entanto, o gráfico A não é o correto, pois o comportamento mostrado é mais consistente com um ponto de saturação imediato, o que não se observa na reação descrita.
- Gráfico B: A massa do precipitado aumenta linearmente, o que indica que não há um ponto de estabilização, sugerindo que o NaCl está reagindo continuamente, o que é consistente com o consumo do reagente limitante.
- Gráficos C, D e E: Esses gráficos não mostram a estabilização da massa do precipitado ou apresentam comportamento inconsistente com a estequiometria da reação.
Conclusão: O gráfico correto é o B, pois ele reflete o comportamento esperado para a reação de precipitação, em que há um aumento contínuo na massa do precipitado conforme o reagente é consumido.
5º Passo: Conclusão e Justificativa
Conclusão: A alternativa correta é a B, pois ela representa adequadamente o comportamento da reação de precipitação, onde a massa do precipitado aumenta proporcionalmente conforme o NaCl é adicionado.
Resumo Final
A questão envolve uma reação de precipitação entre Hg2(NO3)2 e NaCl, resultando na formação de Hg2Cl2. O gráfico que melhor representa a relação entre a massa de NaCl adicionada e a massa do precipitado obtido é o gráfico B, pois mostra um aumento contínuo da massa do precipitado, indicando que o reagente limitante está sendo consumido proporcionalmente ao NaCl adicionado.
