Fração molar: Exercícios resolvidos

FRACÇÃO MOLAR: EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

 

QUESTÃO - 1

Uma solução contém 230 g de álcool comum (C₂H₅OH) e 360 g de água. Calcule as fracções molares do álcool e da água na solução (massas atómicas: H = 1 u;C = 12 u; O = 16u.)

 

RESOLUÇÃO

Bom, o primeiro passo é tirarmos os nossos dados. Neste caso, temos uma solução, logo temos duas massas aqui, a massa do soluto (m₁) e a massa do solvente (m₂):

Dados

m₁ = 230 g

m₂ = 360 g

O álcool é o soluto e a água é o solvente.

Como o exercício pede para calcularmos as frações molares, primeiro temos que saber, que a fracção molar relaciona a quantidade de matéria, ou seja, o número de mols do soluto (n₁) e o número de mols da solução (n), para o caso do soluto.

Já quando trata-se do solvente, então relaciona-se o número de mols do solvente (n₂) e o número de mols da solução (n).

Portanto no passo a seguir vamos calcular o número de mols do soluto (n₁), o número de mols do solvente (n₂) e o número de mols da solução (n). Porém, para o cálculo do número de mols temos que ter também a massa molar de cada Substância, por isso Vamos também calcular a massa molar.

Massas molares

Para o soluto (álcool):

M₁(C₂H₅OH) = 2 ∙ 12 + 5 ∙ 1 + 16 + 1 = 46 g/mol

Para o solvente:

M₂(H₂O) = 2 ∙ 1 + 16 = 18 g/mol

Feito isto, Vamos agora calcular o número de mols do soluto e do solvente . Para o cálculo do número de mols usamos a fórmula:

n = m / M

Para o caso do soluto, usamos o índice (1) e para o solvente o índice (2):

Número de mols do soluto (n₁):

n₁ = m₁ / M₁

n₁ = 230 g / 46 g/mol

n₁ = 5 mol

Número de mols do solvente (n₂):

n₂ = m₂ / M₂

n₁ = 360 g / 18 g/mol

n₁ = 20 mol

Número de moles da solução (n)

O número de mols da solução (n) será a soma do Número de mols do soluto e do solvente:

n = n₁ + n₂

n = 5 mol + 20 mol

n = 25 mol

Agora vamos calcular o que o exercício pede: Fração molar.

 

Fração molar do soluto (X₁)

X₁ = n₁ / n

X₁ = 5 mol / 25 mol

X₁ = 0,2

Fração molar do solvente (X2):

X₂ = n₂ / n

X₁ = 20 mol / 25 mol

X₁ = 0,8

QUESTÃO - 2

Se dissolvermos 40 g de hidróxido de sódio (NaOH) em 162 g de água quente , a fração molar do soluto e do solvente será: (dados:  massas molares : Na =23 ; O =16 H = 1)

RESOLUÇÃO

Em primeiro lugar, temos que saber que neste caso, o hidróxido de sódio (NaOH) é o soluto e a água é o solvente.

Vamos tirar os nossos dados:

Massa do soluto (m₁) = 40 g

Massa do solvente (m₂) = 162 g

Como o exercício pede para calcularmos a Fração molar do soluto e do solvente, temos que saber que a Fração molar relaciona o número de mols do soluto, e o número de mols da solução no caso do soluto. Enquanto que no caso do solvente, a Fração molar relaciona o número de mols do solvente e o número de mols da solução.

Portanto agora vamos calcular o número de moles do soluto (n₁), o número de mols do solvente (n₂) e por fim, o número de mols da solução (n).

Mas para o cálculo da quantidade de matéria (ou número de moles) é imperioso ter as massas molares, pelo que em primeiro lugar vamos calcular as massas molares das duas Substâncias:

Massas molares

• Soluto:

M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

• Solvente:

M(H₂O) = 2 ∙ 1+16 = 18 g/mol

Feito isto vamos calcular o número de mols do soluto (n1):

Número de mols do soluto (n₁):

n₁ = m₁ / M₁

n₁ = 40 g / 40 g/mol

n₁ = 1 mol

Número de mols do solvente (n₂):

n₂ = m₂ / M₂

n₁ = 162  g / 18 g/mol

n₁ = 9 mol

Número de mols da solução (n):

Aqui vamos somar o número de mols do soluto (n₁) com número de mols do solvente (n₂):

n =  n₁ + n₂

n = 1 mol + 9 mol

n = 10 mol

A Fração molar representa-se X e neste caso tem um índice. Usamos o índice (1) para indicar o soluto e o índice (2) para indicar o solvente.

Fração molar do soluto (X₁)

X₁ = n₁ / n

X₁ = 1 mol / 10 mol

X₁ = 0,1

Fração molar do solvente (X2):

X₂ = n₂ / n

X₁ = 9 mol / 10 mol

X₁ = 0,9

QUESTÃO - 3

Se dissolvermos 60 g de NaOH em 250 g de água quente, a fração molar do soluto será ? Dados: Na = 23 u; O = 16 u ; H = 1 u.

RESOLUÇÃO

Em primeiro lugar vamos calcular as massas moleculares do soluto (NaOH) e do solvente (Água).

M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

M(H₂O) = 2 ∙ 1+16 = 18 g/mol

Número de mols do soluto (n₁):

n₁ = m₁ / M₁

n₁ = 60 g / 40 g/mol

n₁ = 1,5 mol

Número de mols do solvente (n₂):

n₂ = m₂ / M₂

n₁ = 250 g / 18 g/mol

n₁ = 13,9 mol

Número de moles da solução (n)

O número de mols da solução (n) será a soma do Número de mols do soluto e do solvente:

n = n₁ + n₂

n = 1,5 mol + 13,9 mol

n = 15,4 mol

Fração molar do soluto (X₁)

X₁ = n₁ / n

X₁ = 1,5 mol / 15,3 mol

X₁ = 0,097

 

QUESTÃO - 4

Uma solução apresenta massa de 10 g de HNO₃ e uma massa de H₂O de 40 g. Qual a fração molar do soluto e do solvente? Dados: H = 1u. N = 14u. O = 16u.

RESOLUÇÃO

Em primeiro lugar calcular a massa molecular das duas Substâncias:

M(HNO₃) = 1 + 14 + 3 ∙  16 = 63 g/mol

M(H2O) = 2 ∙ 1 + 16 = 18 g/mol

Número de mols do soluto (n₁):

n₁ = m₁ / M₁

n₁ = 10 g / 63 g/mol

n₁ = 0,15 mol

Número de mols do solvente (n₂):

n₂ = m₂ / M₂

n₁ = 40 g / 18 g/mol

n₁ = 2,2 mol

Número de mols da solução (n)

n = n₁ + n₂

n = 0,15 + 2,2

n = 2,35 mol

 

Fração molar do soluto (X₁)

X₁ = n₁ / n

X₁ = 0,15 mol / 2,35 mol

X₁ = 0,0638

Fração molar do solvente (X₂):

X₂ = n₂ / n

X₁ = 2,2 mol / 2,35 mol

X₁ = 0,9361

QUESTÃO - 5

Uma solução contém 7 mol de soluto em 13 mol de solvente. Determine X₁ e X₂.

RESOLUÇÃO

Como sempre vamos tirar os dados:

Número de mols do soluto (n₁) = 7 mol

Número de mols do solvente (n₂) = 13 mol

Primeiramente temos que saber que o X₁ e X₂ referidos aqui não são aqueles da Matemática quando estudamos as  equações do segundo grau. O X₁ e X₂ referidos aqui são respectivamente a Fração molar do soluto (X₁) e Fração molar do solvente (X₂):

Como já nos fornecem o número de mols do soluto (n₁) e  do solvente (n₂), então vamos em seguida calcular o número de mols da solução (n), que é contudo a soma do número de moles do soluto (n₁) com o número de mols do solvente (n₂):

Número de mols da solução (n)

n = n₁ + n₂

n = 7 + 13

n = 20 mol

Feito isto, vamos calcular as frações molares:

Fração molar do soluto (X₁)

X₁ = n₁ / n

X₁ = 7 mol / 20 mol

X₁ = 0,35

Fração molar do solvente (X₂):

X₂ = n₂ / n

X₁ = 13 mol / 20 mol

X₁ = 0,65

QUESTÃO - 6

Uma solução de NH₄Cl possui 5,35 g de soluto dissolvida em 88,2 g de água. Qual a FRAÇÃO MOLAR de NH₄Cl nessa solução?

RESOLUÇÃO

Em primeiro lugar saber que:

Soluto: NH₄Cl

Solvente: Água (H₂O)

Agora calcular as massas molares:

Massas molares

M(NH₄Cl) = 14 + 4 ∙ 1+ 35,5 = 53,5 g/mol

M(H₂O) = 2 ∙ 1 + 16 = 18 g/mol

Números de moles

NH₄Cl.

n₁= m / M
n₁ = 5,35 g / 53,5 g/mol
n₁ = 0,1 mol

H₂O.

n₂ = m / M
n₂ = 88,2 g / 18 g/mol
n₂ = 4,9 mol

Número total de mols (n)

n = n₁ + n₂

n = 0,1 mol + 4,9 mol

n = 5 mol

Fração molar do NH₄Cl

X₂ = n₂ / n

X₁ = 0,1 mol / 5 mol

X₁ = 0,02

 

 

REVISÃO: 12/11/2020