GABARITOTROCAIONICACORRIGIDONOVAMENTE1

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Módulo 2 Lista 2A – QUI 112 –Troca Iônica em Processos de Diluição 
 
GPEQA/UFV 
(VERSÃO 2017/2) Dúvidas, inconsistências, erros, etc. envie um email para 
 contact@solucaoquimica.com 
ATENÇÃO: Em todos os exercícios 
 Desenhe o diagrama esquemático de maneira organizada, legível e numerada pelo menos 
suas etapas importantes para os cálculos; 
 Justificar as respostas (de preferência com linguagem matemática e/ou química, ou seja, 
apresente a estratégia de cálculo. Lembre-se que o problema é resolvido de maneira que os 
outros possam compreender facilmente. 
 Não é aceito uso de “regra de três” 
 Expressar o resultado final com 3 algarismos significativos. Usar notação científica para 
números menores que 0,01.1 
 Considere, para fins de equações químicas, o sítio da resina trocadora como R+ ou R-, para 
resinas catiônicas e aniônicas, respectivamente. 
Observação: Nesta lista tem-se como orientação fazer os exercícios principais pertencentes aos 
números 1, 2, 4 e 5. Não esqueça que os demais exercícios da lista podem servir como 
treinamento. Bons estudos para vocês! 
 
1) Em uma coluna contendo 1,68 g de uma resina catiônica carregada com potássio foi 
introduzida 25 mL de uma solução de ácido clorídrico 0,2 mol/L e lavada com duas porções de 
10 mL de água deionizada, sendo toda a solução coletada e o volume completado para 50 mL. 
Uma alíquota de 10 mL do eluato (solução que saiu da coluna) foi titulada com NaOH 0,1 mol/L 
e a concentração de ácido clorídrico nessa alíquota foi igual a 0,035 mol/L. 
 
1 Observe que essa exigência ocorre apenas para criar uma facilidade didática, não estão sendo considerados os algarismos 
significativos de cada vidraria ou instrumento analítico, como é necessário em procedimentos experimentais. 
 
b) 
R-K+(s) + H+(aq) ⇋ R-H+(s) + K+(aq) 
 
 
 
𝑛2(+) = 𝑛2(𝐻
+) = 𝑛1(𝐻
+) − 𝑛5(𝐻
+) = (5 − 1,75) × 10−3𝑚𝑜𝑙 = 3,25 × 10−3𝑚𝑜𝑙𝑐 
 
𝐶𝑇𝐶 =
𝑛2(+)
𝑚2
=
3,25 × 10−3𝑚𝑜𝑙
1,68 𝑔
= 1,94 × 10−3𝑚𝑜𝑙𝑐/𝑔 = 1,94 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑐/𝑔 
 
 
2) Expresse as concentrações dos íons em mmolc/L 
a) sulfato 0,02 mol/L 
𝑛(−)
𝑛(𝑆𝑂4
2−)
=
2
1
⟹ 𝑛(−) = 2𝑛(𝑆𝑂4
2−) ⟹ 
⟹ 𝑐(−)𝑠𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜 = 2𝑐(𝑆𝑂4
2−) = 2 × 0,02 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 = 0,04 𝑚𝑜𝑙𝑐 𝐿
−1
= 40𝑚𝑚𝑜𝑙𝑐 𝐿
−1 
b) alumínio 15,4 mmol/L 
𝑛(+)
𝑛(𝐴𝑙3+)
=
3
1
⟹ 𝑛(+) = 3𝑛(𝐴𝑙3+) ⟹ 
⟹ 𝑐(+)𝐴𝑙 = 3𝑐(𝐴𝑙
3+) = 3 × 15,4 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 = 46,2 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑐 𝐿
−1 
c) cloreto 774 mg Cl/L 
𝑐𝑚(𝐶𝑙
−) =
𝑛(𝐶𝑙−)1𝑙
𝑉1𝑙
 ⟹ 𝑛(𝐶𝑙−)1𝐿 =
𝑚(𝐶𝑙−)1𝐿
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 (𝐶𝑙)
⟹ 
⟹ 𝑛(𝐶𝑙−)1𝐿 =
774 𝑚𝑔
35,453 𝑔 𝑚𝑜𝑙−1
= 21,83 𝑚𝑚𝑜𝑙 
⟹ 𝑐(−) = 𝑐(𝐶𝑙−) =
𝑛(𝐶𝑙−)
𝑉1𝐿
= 21,83 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑐/1𝐿 
 
d) cálcio 20 mg CaCO3/L 
𝑛(𝐶𝑎)1𝐿 = 𝑛(𝐶𝑎𝐶𝑂3)1𝐿 =
𝑚(𝐶𝑎𝐶𝑂3)1𝐿
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 (𝐶𝑎𝐶𝑂3)
=
20 𝑚𝑔
100,088 𝑔/𝑚𝑜𝑙
= 0,1998 𝑚𝑚𝑜𝑙 
𝑐(𝐶𝑎) =
𝑛(𝐶𝑎) 
𝑉
=
0,1998 𝑚𝑚𝑜𝑙
1 𝐿
= 0,1998 𝑚𝑚𝑜𝑙/𝐿 
𝑛(𝐶𝑎2+)
𝑛(+)
=
1
2
⟹ 𝑛(+) = 2𝑛(𝐶𝑎2+) ⟹ 𝑐(+) = 2𝑐(𝐶𝑎2+) = 2 × 0,1998 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝐿−1
= 0,3996 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑐𝐿
−1 ⟹ 
 
3) Uma massa de 250 g de amostra de solo foi misturado com uma solução condicionante (um 
sistema tampão). A mistura foi filtrada e solução coletada em um balão volumétrico de 500 mL 
cujo volume foi completado (com água). Todo o volume do balão foi percolado em uma resina 
quelante, que reteve todo o cádmio presente na amostra. Após lavada, todo o cádmio (II) retido 
na coluna foi eluído em 10 mL de uma solução extratora e após adição de 20 mL de ácido nítrico 
concentrado, a solução foi seca em banho de areia. A dissolução foi realizada com ácido nítrico 
0,014 mol/L, completando-se o volume para 25 mL. Determinou-se uma concentração de 
cádmio nessa amostra igual a 5,3.10-4 mol/L. 
c) 
𝑐5(𝐻
+) = 𝑐6(𝐻
+) ⇒ 𝑛5(𝐻
+) = 𝑐5(𝐻
+)𝑉5 = 0,035 𝑚𝑜𝑙 𝐿
−1 × 50 × 10−3𝐿
= 1,75 × 10−3 𝑚𝑜𝑙 
𝑛1(𝐻
+) = 𝑐1(𝐻
+)𝑉1 = 25 𝑚𝐿 × 0,2 𝑚𝑜𝑙 𝐿
−1 = 5,0 × 10−3 𝑚𝑜𝑙 
 
a) Desenhe o diagrama esquemático 
 
 
b) Qual o número de mols de cádmio(II) retido na coluna? 
𝑛1(𝐶𝑑
2+) = 𝑐1(𝐶𝑑
2+). 𝑉1 = 5,3.10
−4𝑚𝑜𝑙 𝐿−1. 25.10−3𝐿 = 1,33.10−5𝑚𝑜𝑙 
𝑛5(𝐶𝑑
2+) = 𝑛3(𝐶𝑑
2+) = 𝑛1(𝐶𝑑
2+) = 1,33.10−5𝑚𝑜𝑙 
 
c) Calcule a concentração de cádmio (II) na amostra original. 
𝑛8(𝐶𝑑
2+) = 𝑛7(𝐶𝑑
2+) = 𝑛6(𝐶𝑑
2+) = 𝑛5(𝐶𝑑
2+) = 1,33.10−5𝑚𝑜𝑙 
𝑐9(𝐶𝑑
2+) = 𝑐8(𝐶𝑑
2+) =
𝑛8(𝐶𝑑
2+)
𝑚8
=
1,33.10−5𝑚𝑜𝑙 
250 𝑔
= 5,30 × 10−8𝑚𝑜𝑙 𝑔−1 = 
𝑐9(𝐶𝑑
2+) = 53 𝑛𝑚𝑜𝑙 𝑔−1 = 53 𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔−1 
4) Um procedimento para determinação de fosfato em um efluente foi realizado percolando 2 
litros de amostra por uma coluna de troca iônica, onde ficou retido todo fosfato. Uma 
solução extratora foi passada pela coluna para remover todo o fosfato, que foi recebido em 
um balão volumétrico de 100 mL. Uma alíquota de 5 mL foi adicionada a um balão de 25 mL, 
juntamente com 10 mL de tampão e 5 mL de reagente adequado e o volume foi completado. 
Em uma alíquota de 3 mL foi determinada a concentração de fosfato, igual a 5,5.10-4 mol/L 
 
a) Desenhe o diagrama esquemático. 
b) Qual a concentração de fosfato na amostra? 
c) Essa concentração é maior ou menor que o limite de 0,15 mg/L P (igual a mg P/L) 
usado para lagos. 
d) É necessário o uso de uma resina catiônica ou aniônica? Justifique. 
e) Qual a equação química que descreve o processo (considere a coluna carregada com 
sódio ou com cloreto, de acordo com o tipo de coluna) 
a) 
 
b) 
Lmol
V
POn
POc
molPOnPOnPOnPOn
Lmol
V
POn
POcPOc
molVPOcPOnPOn
LmolPOcPOc
/10.375,1
)(
)(
10.75,2)()()()(
/10.75,2
)(
)()(
10.375,1).()()(
/10.5,5)()(
4
8
3
483
48
43
44
3
46
3
47
3
48
3
3
3
433
43
3
44
5
2
3
42
3
42
3
43
43
41
3
42














 
c) 
𝑠𝑒 𝑐(𝑃𝑂4
3−) = 1,375 × 10−4𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 ⟹ 𝑛(𝑃)1𝐿 = 𝑛(𝑃𝑂4
3−)1𝐿 = 1,375 × 10
−4𝑚𝑜𝑙 
 
𝑚(𝑃)1𝐿 = 𝑛(𝑃)1𝐿 × 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟(𝑃) = 1,375 × 10
−4𝑚𝑜𝑙 × 30,9738 𝑔 𝑚𝑜𝑙−1 
𝑚(𝑃)1𝐿 = 4,26 × 10
−3𝑔 𝑃 = 4,26 𝑚𝑔 𝑃 
𝑐_𝑚 (𝑃) = 𝑚(𝑃)/𝑉 = (4,26 𝑚𝑔 𝑃)/1𝐿 = 4,26 𝑚𝑔 𝑃 𝐿−1 
portanto, a concentração é maior que o limite descrito. 
 
d) foi necessário o uso de uma resina aniônica (pois foi retido o ânion fosfato) 
e) 3 R+Cl-(s) + PO43-(aq) ⇋ (R+)3PO43-(s) +3 Cl-(aq) 
 
5) Uma solução (A) foi formada pela dissolução de 1,89 g de nitrato de sódio e 2,36 g de sulfato 
de sódio em 100 mL de solução. Uma alíquota de 10 mL da solução anterior foi diluída para 100 
mL e percolada por uma resina de troca aniônica, retendo todos os ânions da solução e 
liberando hidroxilas em seu lugar. 5mL de solução extratora foi percolada pela coluna (eluindo 
todo sulfato) e o volume final foi completado para 10 mL. 
 
 
 
a) Escreva a equação química do processo de troca-iônica 
b) Qual a concentração molar de nitrato, sulfato e sódio na solução A? 
c) Qual o número de mol de sulfato retido na coluna? 
d) Qual o número de mol de carga negativa retida na coluna? 
e) Qual a concentração de sulfato na solução final? 
 
 
a) 2 R+OH-(s) + SO42-(aq) ⇋ (R+)2SO42-(s) + 2OH-(aq) 
R+OH-(s) + NO3-(aq) ⇋ R+NO3-(s) + OH-(aq) 
 
 
a) 𝑁𝑎𝑁𝑂3(𝑠)
 → 𝑁𝑎(𝑎𝑞)
+ + 𝑁𝑂3(𝑎𝑞)
− 
𝑁𝑎2𝑆𝑂4(𝑠)
 → 2𝑁𝑎(𝑎𝑞)
+ + 𝑆𝑂4(𝑎𝑞)
2− 
 
𝑛1(𝑁𝑎𝑁𝑂3 
 ) = 𝑛3(𝑁𝑂3
− ) =
𝑚1
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟(𝑁𝑎𝑁𝑂3 
 ) 
=
1,89𝑔
84,9947𝑔/𝑚𝑜𝑙
= 0,02225 𝑚𝑜𝑙 
 
𝑛2(𝑁𝑎2𝑆𝑂4) = 𝑛3(𝑆𝑂4
2−) = 
𝑚1
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟(𝑁𝑎2𝑆𝑂4 
 ) 
=
2,36𝑔
142,04𝑔/𝑚𝑜𝑙
0,01662 𝑚𝑜𝑙 
 
𝑛3(𝑁𝑎
+)𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑛3(𝑁𝑎
+)(𝑁𝑎𝑁𝑂3 ) + 𝑛3(𝑁𝑎
+)(𝑁𝑎2𝑆𝑂4 ) 
 
𝑛3(𝑁𝑎
+)(𝑁𝑎𝑁𝑂3 ) = 𝑛1(𝑁𝑎𝑁𝑂3 
 ) = 0,02225 𝑚𝑜𝑙 
 
𝑛3(𝑁𝑎
+)(𝑁𝑎2𝑆𝑂4 ) = 2 × (𝑛2𝑁𝑎2𝑆𝑂4 
 ) = 0,03323 𝑚𝑜𝑙 
 
𝑛3(𝑁𝑎
+)𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = (0,02225 + 0,03323)𝑚𝑜𝑙 = 0,05548 𝑚𝑜𝑙 
 
 
 
 
𝑐3(𝑁𝑂3 
− ) =
𝑛3(𝑁𝑂3 
− )
𝑉3
= 
0,02225 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿 
= 0,2225 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 
𝑐3(𝑆𝑂4
2−) = 
𝑛3(𝑆𝑂4
2−)
𝑉3
= 
0,01662𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿 
= 0,1662 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 
𝑐3(𝑁𝑎
+) = 
𝑛3(𝑁𝑎
+)
𝑉3
= 
0,05548 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿 
= 0,5548 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 
 
c) 
𝑐4(𝑆𝑂4
2−) = 𝑐3(𝑆𝑂4
2−) = 0,1662 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 
𝑛6(𝑆𝑂4
2−) = 𝑛5(𝑆𝑂4
2−) = 𝑛4(𝑆𝑂4
2−)= 𝑐4(𝑆𝑂4
2−) × 𝑉4 = 1,662 × 10
−3 𝑚𝑜𝑙 
 
d) 
n(-) = 2 × (𝑛6(𝑆𝑂4
2−) + 𝑛6(𝑁𝑂3
−) = (2 × (1,662 × 10−3) + 2,225 × 10−3) 𝑚𝑜𝑙 = 5,549 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
 
e) 
𝑛8(𝑆𝑂4
2−) = 𝑛7(𝑆𝑂4
2−) = 𝑛6(𝑆𝑂4
2−) = 𝑛5(𝑆𝑂4
2−) = 𝑛4(𝑆𝑂4
2−) = 1,662 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
𝑐8(𝑆𝑂4
2−) =
𝑛8 (𝑆𝑂4
2−)
𝑉8
= 1,662 ×
10−3𝑚𝑜𝑙
10 × 10−3𝐿
= 0,1662 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 
 
6) 50 g de uma amostra contaminada com Al(NH4)(SO4)2 foram dissolvidos em água, o 
pH ajustado em 3 e o volume final completado para 100 mL. Em seguida acrescentou-se 12 
mL de solução de cloreto de bário 3,5 mol/L de maneira a precipitar todo o sulfato do meio 
reacional. O precipitado foi filtrado e todo o sobrenadante foi então passado por uma coluna 
com resina de troca catiônica carregada com sódio. Em seguida, o íon retido foi eluído com 
1 mL de solução extratora adequada e o volume do eluato completado para 10 mL. O eluato 
foi analisado por absorção atômica, determinando-se a concentração de alumínio igual a 
0,2108 mol/L. 
Dados de massas molares (unidades em g/mol): 
Al(NH4)(SO4)2: 237,14; BaCl2: 208,23; Al: 26,9815 
a) Desenhe o diagrama esquemático 
b) Escreva as equações químicas envolvidas 
c) Qual espécie foi retida na coluna de troca iônica? 
d) Calcule a quantidade total de cargas positivas retidas na coluna (devido à 
contribuição do Al(NH4)(SO4)2 somente) 
e) Qual a porcentagem de sulfato de alumínio e amônio presente na amostra 
(considerando que todo alumínio presente foi devido à contaminação)? 
 
a) 
 
 
 
b) 
Al(NH4)(SO4)2(s) → Al3+(aq) + NH4+(aq) + 2 SO42-(aq) 
BaCl2(s) → Ba2+(aq) + 2Cl-(aq) 
BaSO4(s) ⇋ Ba2+(aq) + SO42-(aq) 
c) 
os cátions presentes em solução foram retidos na coluna, ou seja, alumínio, amônio e bário (e 
H+(aq)) 
d) 
𝑛3(𝐴𝑙
3+) = 𝑛1(𝐴𝑙
3+) = 𝑐1(𝐴𝑙
3+)𝑉1 = 0,2108 𝑚𝑜𝑙 𝐿
−1 × 10 × 10−3𝐿 = 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
𝑛1(𝐴𝑙
3+)
𝑛1(𝑁𝐻4
+)
= 1 ⇒ 𝑛3(𝑁𝐻4
+) = 𝑛1(𝑁𝐻4
+) = 𝑛1(𝐴𝑙
3+) = 𝑛3(𝐴𝑙
3+) = 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
 
𝑛3(+) = 𝑛3(+)𝐴𝑙 + 𝑛3(+)𝑁𝐻4+ 
𝑛3(+)𝐴𝑙 = 3𝑛3(𝐴𝑙
3+) = 3 × 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 = 6,324 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
𝑛3(+)𝑁𝐻4+ = 𝑛3(𝑁𝐻4
+) = 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
𝑛3(+) = 6,324.10
−3𝑚𝑜𝑙 + 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 = 8,432 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
e) 𝑛7(𝐴𝑙
3+) = 𝑛6(𝐴𝑙
3+) = 𝑛4(𝐴𝑙
3+) = 𝑛3(𝐴𝑙
3+) = 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 
𝑛7(𝐴𝑙(𝑁𝐻4)(𝑆𝑂4)2) = 𝑛7(𝐴𝑙
3+) = 2,108 × 10
−3𝑚𝑜𝑙 
𝑚7(𝐴𝑙(𝑁𝐻4)(𝑆𝑂4)2) = 𝑛7(𝐴𝑙(𝑁𝐻4)(𝑆𝑂4)2) . 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟(𝐴𝑙(𝑁𝐻4)(𝑆𝑂4)2)
= 2,108 × 10−3𝑚𝑜𝑙 × 217,1432 𝑔 𝑚𝑜𝑙−1 = 0,4577𝑔 
 
%((𝐴𝑙(𝑁𝐻4)(𝑆𝑂4)2))(𝑚/𝑚) =
𝑚7(𝐴𝑙(𝑁𝐻4)(𝑆𝑂4)2) 
50𝑔
× 100 = 0,9154%(𝑚/𝑚) 
 
(desafio: qual a quantidade de bário retido na coluna?)