RELATÓRIO 6 - Produção de Hidrogênio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI
QUÍMICA INORGÂNICA
2021/2
EXPERIMENTO 6 – PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO
Nome: Thainara de Matos Silverio
Matrícula: 20192020119
Professora: Drª. Flaviana Tavares Vieira
Diamantina-MG
11 de Agosto de 2022
QUESTÕES:
1. Descreva as observações e explique o ocorrido.
Inicialmente, mediu-se 5,0 ml de soluções aquosas de ácido clorídrico (HCl) 2,0
mol/L, hidróxido de sódio (NaOH) 2,0 mol/L e ácido nítrico concentrado (HNO3).
Posteriormente, essas soluções foram colocadas em tubos de ensaio contendo igual
quantidade de papel alumínio. Com o tempo, essas soluções começaram a reagir,
produzindo gás, então foi colocado pequenas quantidades de Cu, Al, Fe, Pb e Mg em
tubos separados contendo 2 mL de HCl. Todos reagiram de maneiras diferentes em
momentos diferentes. Para Cu, Fe e Pb, a reação ocorre lentamente. Em contrapartida, o
Al reage rapidamente, assim como o Mg, que reage mais rapidamente dentre todos.
Deve-se enfatizar que em algumas dessas reações, a cor (Al acinzentado) e a
temperatura (Al e Mg) mudaram. Em seguida, uma fita de magnésio, com 10 cm de
comprimento, foi colocada dentro de uma proveta contendo 100 mL de água destilada.
A fita foi lixada antes de ser colocada na proveta, para evitar a formação de bolhas. Em
seguida, a proveta foi fechada utilizando um filme plástico que foi colocado sobre um
béquer e, em seguida, colocado em um béquer maior contendo 250 mL de água
destilada. Uma solução de HCl foi adicionada ao béquer menor contendo a fita de
magnésio. A proveta recolheu todo o gás produzido no final da reação. O sistema foi
pausado por 10 minutos após o término da reação. Um palito envolto em algodão e
embebido foi colocado na borda da proveta, após ser removido e inclinado em um
ângulo de 45 graus. Quando o palito entrou em combustão, mostrou que havia produção
de hidrogênio no sistema.
2. Equacione todas as reações químicas ocorridas.
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Cu + HCl → Não ocorre
Al + HCl → Não ocorre
Pb + HCl → PbCl2 + H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
3. Qual é a composição do papel alumínio? Este experimento teria sucesso se fosse
feito com material de latinhas de refrigerante e/ou lacres de material alumínio de
embalagens alimentícias? Quais seriam as vantagens e desvantagens no uso desse
tipo de material para o experimento?
A folha de alumínio é feita pelo alumínio, como o próprio nome já diz. Você pode
não ter o mesmo sucesso se usar o material de uma lata de refrigerante e/ou um selo de
alumínio para este experimento, pois os selos de lata são feitos de alumínio e pequenas
quantidades de cobre, silício, magnésio e zinco, e latas contém magnésio , manganês,
ferro, silicone e cobre. O uso de latas e/ou lacres apresenta diversas vantagens, como o
reaproveitamento do alumínio, a fácil disponibilidade de materiais e a geração de
hidrogênio combustível limpo e sustentável como fonte de energia. Por outro lado, uma
desvantagem da sucata de alumínio comum é que muitas vezes contém outros elementos
indesejados, para os quais o material deve ser lavado, seco e lixado antes que os
experimentos possam ser realizados.
4. Qualquer metal poderia ser utilizado para se preparar hidrogênio, utilizando-se
as rotas de síntese propostas? Explique.
Não, a maneira usual de fazer hidrogênio no laboratório é usar a reação de um ácido
diluído com certos metais ou bases com alumínio, como visto neste experimento e nas
reações da questão 2, visto que alguns metais não reagem e não formam hidrogênio.
5. Utilize o valor do volume de hidrogênio obtido para calcular a massa molar do
magnésio. Compare o valor da massa molar do magnésio obtido
experimentalmente com o valor teórico.
O volume de hidrogênio obtido foi de 42 mL. A massa molar do magnésio pode ser
determinada usando estequiometria da seguinte equação. Para fazer isso, devemos
primeiro determinar o número de mols de gás produzido pela lei dos gases ideais:
PV = nRT → n = PV/RT
Levando em consideração uma temperatura ambiente média de 18,5 °C e uma
pressão de vapor de 16,5 mmHg de água, a pressão total do sistema é Ptotal = PH2 +
PH2O, então a pressão total é a atmosférica em 760 mmHg, PH2 = Ptotal - PH2O
resultando em valor de 743,5 mmHg.
Em que, R = 62,3 (mmHg.L)/mol.K, T = 291,65 K e V = 0,042L. Substituindo na
equação, obtemos n = 0,0017 mols. Pela estequiometria da reação:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Como a equação é 1:1, 0,0017 mol de Mg também reage quando a fita de Mg pesa
0,210 g, dividindo esses valores dá uma massa molar de 123,52 g/mol. A massa molar
do magnésio na tabela periódica é 24,305 g/mol. Este erro entre as massas é devido ao
fato de que a fita de magnésio não reage totalmente, produzindo menos mols do que
realmente ocorreria se ela reagisse totalmente.
6. A parte II do experimento poderia ser feita com Ca ou Na?
Quando o cálcio e o sódio metálico reagem com a água, eles liberam gás hidrogênio
como mostrado na seguinte equação:
2Na + 2H2O → 2Na(OH) + H2
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
Destarte, o uso desses metais seria possível, mas no caso do sódio a reação é
explosiva, portanto seu uso não é recomendado.
7. A solubilidade do hidrogênio é alta ou baixa? Justifique
A solubilidade do hidrogênio é baixa, observa-se que sua estrutura é H-H e que
existe uma ligação covalente entre os dois hidrogênios. Sendo assim, não há diferença
de eletronegatividade, portanto o composto é muito apolar, insolúvel em água , e logo
após a formação do H2, ele sai da fase aquosa para o ambiente no qual está inserido.