O nitrogênio amoniacal é um parâmetro relevante para avaliação
da qualidade da água e pode ser determinado pelo método de
Kjeldahl.
Utilizando esse método, todo o nitrogênio de uma amostra de
um efluente foi adequadamente transformado em amônia que
foi recolhida em solução de ácido bórico. Posteriormente o
borato formado foi titulado, consumindo 24 mL de solução
padrão de ácido sulfúrico 0,5 mol.L-1
.
A massa de nitrogênio (em mg) presente na amostra, é
aproximadamente igual a
Dados: Massa molares (g.mol-1) H3BO3 = 62, H2SO4 = 98, NH3 = 17 e N =
14.
(A) 12.
(B) 24.
(C) 134.
(D) 196.
(E) 336.
Vamos lá, questão envolvendo titulação e cálculo estequiométrico.
Todo o nitrogênio foi transformado em amônia na solução (NH3).
Amônia é uma base que na presença de H2SO4 recebe um próton (H+), ja o H2SO4 é considerado um ácido forte, que em solução aquosa é para esse exercicio totalmente dissociado, liberando dois mols de H+ para cada mol de H2SO4.
H2SO4 --> 2 (H+) + 1 (SO4-)
ja a reação ácido base se da por :
NH3 + (H+) --> (NH4+)
Logo:
2 NH3 + H2SO4 ---> 2 (NH4+) + (SO4-)
Pela titulação temos que, consumiu-se 24 mL(Convertento para L = 0,024L) de solulção padrão 0,5 mol/l de H2SO4.
Mas quantos mols isso é? Lembre-se que:
N = C * V ----> N = 0,5 mol/L * 0,024 L= 0,012 mol (cuidado com as unidades)
Pela estequiometria temos que :
1 mol de H2SO4 reage com 2 mol de NH3
logo na amostra tinhamos 0,024 mol de NH3, cada mol possui 1 mol de nitrogênio, então temos 0,024 mol de nitrogênio na amostra. Mas a pergunta é a massa, certo? e em mg, correto?
Assim temos :
MM aqui é a massa molar do nitrogênio
m = N * MM
m - 0,024 mol * 14 g/mol = 0,336 g
Transforme isso para mg:
0,336g * 1000mg/g = 336 mg
Resposta letra e
A química é a ciência das reações. Para responder essa questão temos que montar as reações químicas que ocorrem
nesse método analítico. Vamos montar primeiramente a reação de titulação que ocorre etre borato e ácido súlfurico, mostrada a seguir :
2 NH4H2BO3 + H2SO4 ---> (NH4)2SO4 + 2 H3BO3
Também a questão fala que a amônia(NH3) foi recolhida num frasco de ácido bórico, o que leva a seguinte reação química:
NH3 + H3BO3---> NH4H2BO3
Com essas reações, fica fácil encontrar a massa de nitrogênio na amostra:
Primeiramente vamos determinar o número de mols
de ácido súlfúrico utilizado na titulação, para isto, basta multiplicarmos a sua concentração molar pelo volume (em litros):
0,5 mol/ l de H2SO4 x 0,024 L = 0,012 mol de H2SO4
Agora quero que você fique atento:
A reação de titulação entre borato e ácido sulfúrico, mostra que eles reagem numa proporção estequiométrica 2 para 1, logo
podemos montar, a seguinte regra de 3:
NH4H2BO3 H2SO4
2 mol------------------1 mol
x--------------------0,012 mol
x= 0,024 mol borato
Agora utilizamos esse valor de mol de borato para encontrar o valor de amônia presente na amostra. Para isso bastar utilizarmos a reação química
entre borato e amônia, que indica entre esses compostos uma relação estequiométrica 1 : 1 . Aplicamos tudo isso na seguinte regra de 3:
NH3 NH4H2BO3
1 mol------1 mol
x-------0,024 mol
x= 0,024 mol de NH3
Agora ficou fácil, só falta encontrar o valor de gramas de N presente em 0,024 mol de amônia. Como mostrado abaixo:
1 mol NH3----- 1 mol N
0,024 mol-------x
x= 0,024 mol de N
1 mol de N------14 g
0,024 mol-----x
x= 0,336 g de N
Agora só falta passar g para mg, que se resumi em multiplicar por 1000:
0,336 g x 1000= 336 mg
GABARITO: Alternativa E
Espero ter ajudado!!! A química e matemática andam juntas!!!
A resposta é a letra E.