Proponha um procedimento seguro e calcule os reagentes necessários para neutralizar 500,0 L de efluente…

Questão

Proponha um procedimento seguro e calcule os reagentes necessários para neutralizar 500,0 L de efluente contendo 0,100 M HNO3 e 0,050 M HF até pH ˜ 8,0. Use NaOH 1,00 M para neutralização e CaCl2 0,500 M para precipitar fluoreto como CaF2(s). Inclua equações balanceadas, cálculos estequiométricos, volumes e observações de segurança/remoção de sólidos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Procedimento e cálculo-modelo: 1) Quantidades iniciais: V=500,0 L. Moles HNO3 =0,100·500,0=50,0 mol (fornece 50,0 mol H?). Moles HF =0,050·500,0=25,0 mol (ácido fraco, pKa˜3,17). 2) Neutralização com NaOH (1,00 M): primeiro neutralizar HNO3: HNO3 + NaOH ? NaNO3 + H2O (1:1) ? 50,0 mol NaOH. Para levar HF à forma F? (pH˜8 desloca equilíbrio completamente): HF + OH? ? F? + H2O ? 25,0 mol NaOH. Total NaOH =75,0 mol ? V NaOH 1,00 M =75,0 L. Adicionar lentamente, controlar temperatura (neutralização é exotérmica). 3) Precipitação do fluoreto: após conversão, moles F?=25,0 mol. Formação CaF2: 2 F? + Ca²? ? CaF2(s). Moles Ca²? necessários =25,0/2=12,5 mol. Usando CaCl2 0,500 M (assuma dissociação total): V CaCl2 =12,5/0,500=25,0 L. Reação completa: CaCl2 ? Ca²? + 2Cl?; Ca²? + 2F? ? CaF2(s). 4) Resumo de volumes e resíduos: adicionar 75,0 L de NaOH 1,00 M lentamente até pH˜8, filtrar/decantar sólidos iniciais se presentes; em seguida adicionar 25,0 L de CaCl2 0,500 M para precipitar CaF2, efetuar filtração do CaF2 (resíduo insolúvel, disposição como resíduo inerte conforme normas). Produto em solução: nitrato de sódio solúvel. 5) Segurança e controle: neutralização libera calor (estimativa: ?H neutralização ˜ -55 kJ·mol?¹ ×75,0˜-4125 kJ); controlar temperatura mediante resfriamento; uso de EPI (luvas, proteção ocular, ventilação); evitar descarga direta sem verificação de metais pesados; analisar [NO3?], [F?] residuais pós-filtração antes de descarte. Equações balanceadas principais: HNO3 + NaOH ? NaNO3 + H2O HF + OH? ? F? + H2O 2 F? + Ca²? ? CaF2(s) Observação: assumir atividade ˜ concentração; para projeto real, checar concentração final de fluoretos por titulação e ajustar excesso estequiométrico com margem de segurança.

Explicação

O procedimento proposto aborda a neutralização dos ácidos presentes no efluente de forma sequencial, garantindo que todos os reagentes sejam utilizados de maneira eficiente e segura. Os cálculos estequiométricos são realizados com precisão, assegurando que as quantidades de NaOH e CaCl2 sejam adequadas para atingir o pH desejado e precipitar o fluoreto. Além disso, as medidas de segurança e controle de temperatura são essenciais para evitar reações perigosas e garantir a conformidade com as normas de descarte de resíduos.

Raio-X da questão

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