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Dificuldade: por definir

Na reciclagem de equipamentos eletrónicos, a extração de metais pode ser feita através de diferentes processos.

A água régia é uma mistura de ácido nítrico, $\mathrm{HNO}_{3}$, e ácido clorídrico, $\mathrm{HCl}$ , que permite extrair o ouro presente em equipamentos eletrónicos, de acordo com a reação traduzida por

$$
\mathrm{Au}(\mathrm{s})+\mathrm{HNO}_{3}(\mathrm{aq})+4 ~\mathrm{HCl}(\mathrm{aq}) \rightarrow 2 ~\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})+\mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{HAuCl}_{4}(\mathrm{aq})
$$

Questão:

Determine o volume mínimo da solução de $\mathrm{HCl}\left(\rho=1,19 \mathrm{~g} \mathrm{~cm}^{-3}\right)$ com $37 \%$, em massa, de $\mathrm{HCl}\left(M=36,46 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$ que deve ser utilizado para a extração completa de $60,0 \mathrm{~g}$ de ouro. Considere que o $\mathrm{HNO}_{3}$ se encontra em excesso.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Fonte: Exame - 2024, 1ª fase
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Tabela Periódica
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Formulário

Fonte: IAVE

Fonte: IAVE

Resolução do Exercício:

$$\mathrm{Au}(\mathrm{s})+\mathrm{HNO}_{3}(\mathrm{aq})+4 ~\mathrm{HCl}(\mathrm{aq}) \rightarrow 2 ~\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})+\mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{HAuCl}_{4}(\mathrm{aq})$$

Primeiramente é necessário calcular a quantidade de ouro que se pretende obter, podendo isto ser feito com recurso à massa molar deste elemento.

$$\begin{gathered}n=\frac{m}{M} \quad \quad \quad M_{\mathrm{Au}}=196,97 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1} \\n=\frac{60,0}{196,97} \approx 3,05 \times 10^{-1} \mathrm{~mol}\end{gathered}$$

Atendendo à estequiometria de reação, a reação entre $\mathrm{HCl(a q)}$ e $\mathrm{A u(s)}$ é de $4:1$. Tendo isto em conta:

$$n_{\mathrm{HCl}}=n_{\mathrm{HAuCl}_{4}} \times 4 \Leftrightarrow n_{\mathrm{HCl}}=1,22 \mathrm{~mol}$$

Calculando agora a massa de $\mathrm{HCl}$ requerida à reação:

$$\begin{gathered}n=\frac{m}{M}\Leftrightarrow m=n \times M \\m_{\mathrm{HCl}}=1,22 \times 36,46 \approx 44,48 \mathrm{~g}\end{gathered}$$

Sendo que apenas 37 % da massa da solução se trata de $\mathrm{HCl}$, será necessária a seguinte massa de solução para se obter 5,1 g de $\mathrm{HCl}$:

$$\begin{gathered}m_{\mathrm{HCl}} / m(\%)=\frac{m_{\mathrm{HCl}}}{m_{\text {solução }}} \times 100 \\37=\frac{44,48}{m_{\text {solução }}} \times 100\Leftrightarrow m_{\text {solução }} \approx 120 \mathrm{~g}\end{gathered}$$

Recorrendo à fórmula da concentração mássica é possível calcular o volume de solução correspondente a 120 g:

$$\begin{gathered}\sigma=\frac{m}{V}\Leftrightarrow V=\frac{m}{\sigma} \\V_{\text {solução }}=\frac{120}{1,19} \approx 1 \times 10^{2} \mathrm{~cm}^{3}\end{gathered}$$

Resposta: O volume mínimo requerido desta solução seria de $1 \times 10^{2} \mathrm{~cm}^{3}$.

Fonte: Mestre Panda

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:



Comentários

Tiago Viana
Criado em 10/02/2025 15:56

Há um erro no cálculo do n do ouro, é suposto dar 0,3 ou 3x10E-1

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Mestre Panda Tiago Viana
Criado em 15/02/2025 08:11

Tens razão, já ajustámos 💪

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Madalena Soares
Criado em 10/06/2025 09:40

Não estou a perceber a parte de descubrir a massa da solução, porque que dá 120g?

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André Gomes Madalena Soares
Criado em 11/06/2025 22:58

se HCL é 37%, calcula-se a totalidade (100%) da solução, já que é o que é pedido. também da para fazer por regra de 3 simples em vez da formula da percentagem massa por massa

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Dinis Ribeiro
Criado em 18/06/2025 14:20

Fiquei confuso na parte dos 37%. Eu tentei resolver fazendo 37% de 44,48 g, ou seja, pensei que era só aplicar a percentagem à massa de HCl. Mas na resolução fazem ao contrário: usam os 44,48 g como se fossem 37% da massa total da solução. Não percebo por que é que se faz assim nem de onde vem essa lógica. Alguém consegue explicar?

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