Uma substância desconhecida é composta de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Quando uma amostra de 1,77 g\pu{1,77 g} dessa substância é queimada, são formados 1,35 g\pu{1,35 g} de água e 2,64 g\pu{2,64 g} de dióxido de carbono.

Em outro experimento, todo nitrogênio de uma amostra de 0,885 g\pu{0,885 g} da substância foi convertido em amônia e dissolvido em 50 mL\pu{50 mL} de água. Foram necessários 15 mL\pu{15 mL} de uma solução 0,5 molL1\pu{0,5 mol.L-1} de HX2SOX4\ce{H2SO4} para titular a solução de amônia.

Determine a fórmula empírica da substância

Cálculo do número de mols de carbono e hidrogênio: nC=nCOX2=mM=2,64 g44 gmol1=0,06 moln_{\ce{C}}=n_{\ce{CO2}}=\frac{m}{M}=\frac{\pu{2,64 g}}{\pu{44 g.mol-1}}=\pu{0,06 mol} nH=2nHX2O=2mM=21,35 g18 gmol1=0,15 moln_{H}=2n_{\ce{H2O}}=2\cdot\frac{m}{M}=2\cdot\frac{\pu{1,35 g}}{\pu{18 g.mol-1}}=\pu{0,15mol} Cálculo do número de mols nitrogênio em 0,885 g de amostra a partir de um balanço geral de OHX\ce{OH-} e HX+\ce{H+} considerando a quantidade que cada ácido e base libera(lembrando que a amônia conta como 1 OHX\ce{OH-}): nOHX=nHX+n_{\ce{OH-}}=n_{\ce{H+}} nNHX3=2(0,5 molL1)(15 mL)n_{\ce{NH3}}={\color{red}2}\cdot(\pu{0,5 mol.L-1})(\pu{15 mL}) Multiplicamos por 2 pois cada ácido sulfúrico libera 2 prótons. nN=nNHX3=15 mmoln_{\ce{N}}=n_{\ce{NH3}}=\pu{15mmol} Cálculo do número de mols de nitrogênio presentes em 1,77 g de composto: nN=(15 mmol)1,77 g0,885 g=30 mmol=0,03 moln_{N}=(\pu{15 mmol})\frac{\pu{1,77 g}}{\pu{0,885 g}}=\pu{30mmol}=\pu{0,03 mol} Cálculo da massa de oxigênio a partir da massa total: mO=mtotalmHmNmCm_{\ce{O}}=m _\text{total} - m_{\ce{H}}- m_{\ce{N}}- m_{\ce{C}} mO=1,770,150,03140,0612m_{\ce{O}}=1,77-0,15-0,03\cdot14-0,06\cdot12 mO=0,48 gm_{\ce{O}}=\pu{0,48 g} Cálculo do número de mols de oxigênio: n=mMn=\frac{m}{M} nO=0,48 g16 gmol1=0,03 moln_{\ce{O}}=\frac{\pu{0,48 g}}{\pu{16 g.mol-1}}=\pu{0,03 mol} Montando a tabela e aproximando para inteiros: (CHON0,060,150,030,032511)\begin{pmatrix}\ce{C}&\ce{H}&\ce{O}&\ce{N} \\ 0,06&0,15&0,03&0,03 \\ 2&5&1&1\end{pmatrix} Portanto a fórmula empírica será: CX2HX5NO\boxed{\ce{C2H5NO}}