Como não foram fornecidas as alternativas de múltipla escolha na imagem, tratarei a questão como um problema de cálculo aberto, apresentando a resolução completa do valor percentual solicitado.
Resultado Calculado: 12,30%
Resolução Didática
Este problema envolve uma técnica analítica chamada titulação reversa (ou retrotitulação). Ela é utilizada quando a reação direta é lenta ou difícil de detectar, ou quando se deseja medir a quantidade de reagente que reagiu com uma amostra sólida.
1. Entendendo o Processo Químico
O experimento ocorre em duas etapas principais:
- Reação Principal: O carbonato de cálcio (CaCO_3) presente no calcário reage com o ácido clorídrico (HCl) adicionado. Como o ácido é adicionado em excesso, parte dele reage com o carbonato e sobra para a próxima etapa.
CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 - Titulação do Excesso: O ácido que não reagiu (excesso) é neutralizado com hidróxido de sódio (NaOH). Isso nos permite saber quanto ácido "sobrou" e, por subtração, quanto ele gastou no carbonato.
HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O
2. Cálculo dos Equivalentes
Utilizamos a Normalidade (N) pois ela já considera os equivalentes de reação, facilitando os cálculos sem precisar converter explicitamente para mols inicialmente.
| Etapa | Reagente | Volume (V) | Normalidade (N) | Cálculo (V \times N) |
|---|
| Ácido Total Adicionado | HCl | $40,00\text{ mL}$ | $0,1000\text{ N}$ | $4,000\text{ mEq}$ |
| Base Usada (Excesso) | NaOH | $14,00\text{ mL}$ | $0,1100\text{ N}$ | $1,540\text{ mEq}$ |
Nota: $1\text{ mEq} = 1\text{ mmol}$ de carga iônica.
3. Determinando o Ácido Consumido pelo Carbonato
Subtraímos o excesso encontrado pela titulação do total adicionado:
\text{Eq}_{consumido} = \text{Eq}_{total} - \text{Eq}_{excesso}
\text{Eq}_{consumido} = 4,000\text{ mEq} - 1,540\text{ mEq} = 2,460\text{ mEq}
Isso significa que foram gastos 2,460 miliequivalentes de ácido na reação com o carbonato de cálcio.
4. Conversão para Massa de CaCO_3
Precisamos do Peso Equivalente (PE) do carbonato de cálcio.
- **Massa Molar (MM) do CaCO_3$**: $40 + 12 + (3 \times 16) = 100\text{ g/mol}.
- Fator de Equivalência (z): Na reação, cada molécula de CaCO_3 aceita 2 prótons (H^+) do ácido. Logo, z = 2.
- Cálculo do Peso Equivalente:
PE = \frac{MM}{z} = \frac{100\text{ g/mol}}{2} = 50\text{ g/eq} = 50\text{ mg/mEq}
Agora calculamos a massa pura de carbonato:
\text{Massa} = \text{Eq}_{consumido} \times PE
\text{Massa} = 2,460\text{ mEq} \times 50\text{ mg/mEq} = 123,0\text{ mg} = 0,1230\text{ g}
5. Cálculo da Porcentagem
Por fim, comparamos a massa do puro encontrada com a massa total da amostra analisada ($1,0000\text{ g}$):
\% (m/m) = \frac{\text{Massa Pura}}{\text{Massa Amostra}} \times 100
\% (m/m) = \frac{0,1230\text{ g}}{1,0000\text{ g}} \times 100 = 12,30\%
Conclusão
A porcentagem de carbonato de cálcio existente na amostra de calcário é de 12,30%. Este método é essencial para garantir a precisão ao determinar a pureza de substâncias insolúveis ou de reação lenta.