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Laboratório
Fichas, 10º ano
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Finalmente

O mocho do SoftCiências

Fichas de Laboratório - Química, 10º ano

Imagine que é um/a técnico/a de laboratório químico...


1. Problema

Determinar a concentração de uma solução de ácido cloridrico que se encontra num frasco de que se perdeu o rótulo indicativo da concentração.

2. Sorria
  • Solução: .............. soluço

  • Solvente: o que apaga as suas .............

  • Bureta: animal com rodas, resultado do cruzamento de ................. com ................

3. Recorde, pense e planeie, primeiro...

3.1 Complete:

a. Uma forma de determinar a concentração de uma solução de HCl é fazer reagir um certo volume dessa solução ácida com um volume, a determinar, de uma solução básica ou ......................., de concentração conhecida, de modo a que não fique nem excesso de base, por exemplo NaOH, nem de ácido HCl: ponto de equivalência.

b. Esta determinação designa-se por titulação de .................-base. Como supõe medidas de ............................ de soluções, trata-se de uma determinação volumétrica.

c. A equação da reacção pode escrever-se:

NaOH(aq) + HCl(aq) img/seta_dir.jpg (2244 bytes) NaCl(aq) + H2O(l)

Isto é, obtém-se uma solução de cloreto de sódio que é neutra (nem ácida nem básica).

3.2 Responda:

a. Ao adicionar-se base ao ácido, como sabemos que juntámos justamente a quantidade equivalente para fazer reagir todo o ácido, sem ficar excesso (pelo menos significativo) de base por reagir?

i. O primeiro excesso de base precipita.

ii. O primeiro excesso de base dá cor à solução.

iii. O primeiro excesso de base dá cor à solução se tivermos presente um indicador de acidez apropriado.

iv. O primeiro excesso de base produz um aumento brusco de temperatura.

v. O primeiro excesso de base produz um aumento brusco de acidez.

b. A substância utilizada como indicador de ácido-base deve

i. Ser incolor

ii. Ter uma cor em meio ácido e outra em meio básico.

iii. Ser incolor em meio ácido e corada em meio básico.

iv. Precipitar perante excesso de base.

v. Precipitar perante excesso de ácido.

3.3 Sobre o procedimento a seguir

a. Indique por qual dos esquematizados a seguir se deve optar:

03_1.jpg (8923 bytes)

b. Complete, então, as instruções a seguir:

i. Encha uma ................................. com solução aquosa de NaOH de concentração conhecida: solução titulante.

ii. Transfira 20,0 cm3 da solução de HCl a titular para um balão .................. (Erlenmeyer), medindo esse volume com uma ..................... volumétrica.

iii. Junte cerca de 20 cm3 de água, com uma ..................., e 2 gotas de solução do indicador fenolflaleína (esta é incolor em meio ......................... e ....................... em meio básico moderado.

03_2.jpg (4889 bytes)

iv. Da bureta deixe cair gradualmente solução de ................................ sobre a solução de ............................. (homogeneizando a solução no balão cónico por movimento circular) até a solução mudar de cor.

v. Registe o volume de solução titulante gasto.

vi. Repita a titulação.

3.4 Discuta o que pensou e planeou com o/a seu/sua colega de trabalho e, depois, ambos com o/a professor/a. Em particular, considere as seguintes questões:

a. Então a adição de água, em quantidade aproximada, para aumentar o volume de solução no balão não vai viciar o resultado?

b. Não se poderia usar outro indicador?

c. Deve-se adicionar a solução titulante gota a gota, ou, se se tiver já uma noção do volume necessário, poder-se-á deixar cair logo uma quantidade próxima desse valor?

d. E se o volume total da solução titulante da bureta se revelasse insuficiente, como é que se cometeria um menor erro?

i. Enchendo de novo a bureta e continuando a titulação.

ii. Repetindo, utilizando um menor volume de solução a titular.

iii. Repetindo, diluindo previamente a solução a titular de um factor conhecido.

3.5 Complete a lista seguinte de material e reagentes necessários:

Material Reagentes
Balão Erlenmeyer Solução aquosa de NaOH, 0,10 mol dm-3
......................... (25 ml) Solução aquosa de HCl, concentração desconhecida, (à volta de 0,10 mol dm-3)
Funil para bureta Solução de ...................., como indicador de acidez
Pêra de borracha
......................... (20 ml)
Proveta (20 ml ou 50 ml)
Suporte para bureta
4. ..Execute, depois

4.1 Execute, respeitando as normas gerais de segurança no laboratório químico e observando atentamente.

4.2 Registe os resultados:

NaOH(aq) HCI(aq)
Concentração Volume Concentração Volume
Ensaio 1 0,10 mol dm-3 ............. cm3 ? 20 cm3
Ensaio 2 0,10 mol dm-3 ............. cm3 ? 20 cm3
Valor médio ............. cm3
5. Agora, faça os cálculos necessários

a. A quantidade (em mol) de NaOH que reagiu com 20,0 cm3 da solução de HCl é a que estava presente em ............................ cm3 de solução 0,10 mol dm-3; é ................... mol.

b. Como a reacção se dá na proporção de 1 mol de NaOH para 1 mol de HCl (ver equação química), a quantidade (em mol) de HCl em 20,0 cm3 de solução é: .................... mol.

c. Logo, a concentração da solução de HCl é ............................. mol dm-3.

d. Repare na estratégia subjacente ao cálculo acima:

Concentração de NaOH (aq) dada
seta_bai.jpg (2403 bytes)
Volume de NaOH (aq) determinado seta_dir.jpg (2244 bytes) n de mol de NaOH
n de mol de NaOH seta_dir.jpg (2244 bytes) n de mol de HCl
n de mol de HCl seta_dir.jpg (2244 bytes) Volume de HCl (aq) calculada
seta_cima.jpg (2255 bytes)
Volume de HCl (aq) dado
6. ... e compare com o resultado obtido pelo/a seu/sua colega e depois com os resultados de toda a turma
Grupo 1: .................% Grupo 5: ..................%
Grupo 2: .................% Grupo 6: ..................%
Grupo 3: .................% Grupo 7: ..................%
Grupo 4: .................% Grupo 8: ..................%

Valor médio (com o número apropriado de algarismos significativos e grau de precisão): ...................... ± .................

Comparação com o valor exacto que o professor fornecerá:

Erro: e = |Valor exacto - Valor médio| = ............

Percentagem de erro: e/Valor exacto = 0,..........(..........%)

7. Identifique possíveis fontes de erro

Das seguintes, quais estariam na sua mão evitar ou corrigir?

i. Incertezas em medições de volume devidas à menor divisão da bureta.

ii. Leitura da bureta em posição defeituosa.

iii. Defeitos de calibração dos instrumentos.

iv. Perda de produto durante o processo.

v. Ultrapassagem excessiva do ponto de equivalência.

8. O que conseguiu neste trabalho prático
  • Familiarizar-se com várias técnicas incluídas numa determinação volumétrica, avaliando as possíveis fontes de erro.

  • Fortalecer a sua competência em cálculos químicos.

  • Reforçar o domínio dos conceitos de precisão e exactidão.

9. Auto-avalie-se
9.1
a. Li e compreendi o protocolo e planeei o trabalho antes da aula prática 100 pontos
b. Li e compreendi o protocolo mas não planeei o trabalho antes da aula prática 50 pontos
c. Li e não fiz esforço para compreender o trabalho 20 pontos
d. Nem sequer li o protocolo antes da aula 0 pontos
9.2
a. Executei o trabalho com total dedicação 50 pontos
b. Executei o trabalho com parcial dedicação 30 pontos
c. Executei o trabalho "encostado ao colega" 10 pontos
9.3
a. Executei o projecto com elevada competência, respeitando as normas de segurança 100 pontos
b. Executei o projecto com mediana competência, respeitando as normas de segurança 50 pontos
c. Executei o projecto com fraca competência 20 pontos
Pontuação máxima: 250 pontos Pontuação total: .......... pontos
Percentagem: .......... %

10. Comentário do/a professor/a

Auto-avaliação correcta

Auto-avaliação incorrecta:

por excesso

por defeito

Rubrica do/a professor/a ....................................

11. Faça uma descrição

Numa folha anexa, descreva de forma resumida, por escrito e com desenhos, como procederia para titular uma solução aquosa de HCl de concentração conhecida.


Alternativa A

1. Problema

Determinar a acidez total de um vinho1.

2. Recorde, pense e planeie, primeiro...

Reporte-se ao ponto 2. do P.E. n.° 3, fotocopie e, fazendo as necessárias adaptações, complete as frases, seleccione o procedimento a seguir e o equipamento, material e reagentes necessários.

N.B.

a. Em vez de HCl, terá num vinho uma mistura de ácidos, o mais abundante dos quais é o ácido tartárico (em parte na forma de ião hidrogenotartarato)

b. Utilizar vinho branco, para melhor se poder detectar o termo da titulação pela cor da fenolftaleína em meio moderadamente básico.

3. Execute depois

Ver os pontos 3 a 9 do P.E. n.° 3, com a seguinte alteração:Registar a acidez total do vinho pela quantidade (em mol) de NaOH gasta na titulação de 100 cm3 do vinho.

4. Note

Se idêntica determinação fosse feita sobre uma amostra de 25 cm3 de vinho previamente reduzida a 5-10 cm3 por evaporação (numa placa de aquecimento), a acidez obtida seria menor — "acidez fixa" — devido à evaporação dos ácidos voláteis. A diferença designa-se por, "acidez volátil".


Alternativa B e Microquímica

1. Problema

Confirmar a percentagem de àcido acético indicada no rótulo de uma embalagem de vinagre.

2. Recorde, pense e planeie, primeiro...

Reporte-se aos pontos 2. e 3. do P.E. n.° 3, fotocopie e faça as alterações necessárias, designadamente substitua HCl por CH3CO2H e NaCl por NaCH3CO2 (acetato de sódio). Note, porém, que, como compreenderá mais tarde, uma solução de acetato de sódio não é neutra mas básica. Utilize vinagre branco para melhor detectar o termo da titulação pela mudança de cor do indicador fenolftaleína.

3. Execute depois

Proceda como em 4. de P.E. n.°3. Depois, complete, considerando que a densidade do vinagre é 1,0 g cm-3.

A concentração de CH3CO2H no vinagre é .............. mol dm-3.

1000 cm3 de vinagre pesam ........................... g.

Em ............... g de vinagre há, portanto, ....................... mol de CH3CO2H. Logo, em ............ g de vinagre há .......... mol x 60,0 g mol-1 = ........... g de CH3CO2H.

Em 100 g de vinagre há ................ g de CH3CO2H. Logo, a percentagem de CH3CO2H no vinagre é ................%

4. Prossiga

Prossiga tal como nos pontos 5-9 do P.E. n.° 3.

5. Compare com um ensaio em escala pequena (microquímica)

03_3.jpg (9210 bytes)

Repita e tome um valor médio. Se as gotas forem todas iguais, a relação dos números de gotas de ácido e de base é o recíproco das respectivas concentrações:

n gotas de base / 10 gotas de ácido = concentração do ácido/concentração de base.

Prossiga como em 3. acima.


Variação

1. Problema

Distinguir os hidróxidos de sódio e de potássio por titulação com um ácido.

2. Como fazer

a. O processo experimental é idêntico ao do P.E. n.° 3, trocando os papéis de HCl e NaOH (ou KOH).

b. A distinção pode fazer-se atendendo às diferenças das massas molares de NaOH (40 g mol-1) e de KOH (56 g mol-1). Preparando duas soluções com iguais composições em massa de soluto por volume de água, a de NaOH tem maior concentração (em mol dm-3).

Relação com Clube de Ciência

1. Mensagem secreta

03_4.jpg (8731 bytes)

03_5.jpg (6440 bytes)

NOTE: Ao fim de algum tempo, a mensagem volta a desaparecer.

(Questão para futuro, Q1: Porque será?)

2. Magia de Cor: Água img/seta_dir.jpg (2244 bytes) "Groselha" img/seta_dir.jpg (2244 bytes) Água

03_6.jpg (4842 bytes)

2 gotas de solução de fenolftaína (às escondidas do público) NaOH (aq), 10-3 mol dm-3 ("água" para o público)  "Groselha" para o público

03_7.jpg (4757 bytes)

Copo "lavado" com H2SO4 (aq), 4 mol dm-3 (não enxugado) "Groselha" "Água" outra vez!

3. Couve roxa ... outra vez

C. Filtre B

D. Adicione cerca de 10% de álcool

E. Coloque 10-20 cm3 em cada um dos 8 copos

03_8.jpg (5793 bytes)

F1. Adicione, com conta-gotas, amónia para usos de limpeza

03_9.jpg (5307 bytes)

F2. Adicione, com conta-gotas, vinagre branco

03_10.jpg (5048 bytes)

NOTAS: Pode usar o retroprojector. Verifique

a. a variação de cor com o tempo devido à evaporação de NH3 e do ácido pelo calor do retroprojector,

b. se é necessário diluir a amónia e o vinagre para se obter uma maior variedade de cores.


1 Em alternativa: sumo de limão, de maçã, de laranja, etc

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