Curvas de Solubilidade
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- Mirela Castel-Branco Moreira
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1 Curvas de Solubilidade Solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. Para se obter uma solução, devemos ter dois componentes importantes: o soluto e o solvente. O soluto é a substância que se dissolve O solvente é a substância que promove a dissolução do soluto. Como a água dissolve muitas substâncias, ela é conhecida como solvente universal Exemplo: Sal de cozinha (soluto) + água (solvente) = solução salina Regras de solubilidade Uma substância polar tende a se dissolver em um solvente polar e uma substância apolar tende a se dissolver em um solvente apolar. A solubilidade de uma substância em um solvente está relacionada com a temperatura em que ocorre a dissolução. Área de super saturação Solução saturada Exercícios conceituais Área de insaturação 1. (Ufpe 2000) Uma solução saturada de NH 4 Cl foi preparada a 80 C utilizando-se 200g de água. Posteriormente, esta solução sofre um resfriamento sob agitação até atingir 40 C. Determine a massa de sal depositada neste processo. A solubilidade do NH 4 Cl varia com a temperatura, conforme mostrado no gráfico abaixo. Coeficiente de solubilidade Chamamos de coeficiente de solubilidade CS - (ou grau de solubilidade) à quantidade necessária de um soluto (em gramas) para saturar 100 gramas de um solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão. Assim podemos obter três tipos de soluções: Solução insaturada :Contém menos soluto do que o estabelecido pelo CS (solução estável). Solução saturada : Contêm exatamente a quantidade do soluto estabelecido pelo CS (solução estável). Solução em equilíbrio com corpo de chão, necessariamente é uma solução saturada. Solução supersaturada : Contêm mais soluto do que o estabelecido pelo CS (solução instável). Este tipo de solução é obtido por procedimentos especiais em laboratório. Mas existem os naturais como por exemplo o mel e as geléias. 2. (Ufpe 2003) A solubilidade do oxalato de cálcio a 20 C é de 33,0 g por 100 g de água. Qual a massa, em gramas, de CaC 2 O 4 depositada no fundo do recipiente quando 100 g de CaC 2 O 4 (s) são adicionados em 200 g de água a 20 C? 3. (Ufrrj) Observe o gráfico a seguir e responda às questões que se seguem. Curva de solubilidade A Curva de Solubilidade é um gráfico onde se relaciona a solubilidade de um determinado soluto com a temperatura. É útil para analisar o comportamento da solubilidade com a variação de temperatura. Os pontos que se encontram exatamente sobre a curva são de uma solução saturada. Qualquer ponto acima da curva representa uma solução super saturada e qualquer ponto abaixo da curva, representa uma solução insaturada. a) Qual a menor quantidade de água necessária para dissolver completamente, a 60 C, 120g de B? b) Qual a massa de A necessária para preparar, a 0 C, com 100g de água, uma solução saturada (I) e outra solução insaturada (II)?
2 2 4. (Unesp) O gráfico a seguir mostra as curvas de solubilidade em água, em função da temperatura, dos sais KNO 3 e MnSO (Cesgranrio) A curva de solubilidade de um sal hipotético é: Com base neste gráfico, discuta se as afirmações a e b são verdadeiras ou falsas. a) O processo de dissolução dos dois sais é endotérmico. b) 100 ml de solução saturada a 56 C contêm aproximadamente 10g de KNO (Unicamp) Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO 3 ) constituída, além do sal, por 100g de água, está à temperatura de 70 C. Essa solução é resfriada a 40 C, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Calcule: a) a massa do sal que precipitou. b) a massa do sal que permaneceu em solução. A seguir, o gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura. A quantidade de água necessária para dissolver 30 gramas do sal a 35 C será, em gramas: a) 45 b) 60 c) 75 d) 90 e) (Fatec) O processo Solvay de obtenção do Na 2 CO 3, matéria-prima importante na fabricação do vidro, envolve os reagentes CO 2, NH 3 e solução saturada de NaCl. Na solução final encontram-se os íons: NH 4 + (aq), Na + (aq), Cl (aq) e HCO 3 (aq) 6. (Uel) A 10 C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20,0g/100g H 2 O. Uma solução contendo 18,0g de nitrato de potássio em 50,0g de água a 25 C é resfriada a 10 C. Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água? a) 1,00 b) 5,00 c) 9,00 d) 10,0 e) 18,0 Analisando, no gráfico apresentado, as curvas de solubilidade em função da temperatura, é correto afirmar que, na temperatura de 20 C, o sólido que deverá precipitar primeiro é o a) NH 4 Cl b) NaHCO 3 c) NH 4 HCO 3 d) NaCl e) Na 2 CO 3 9. (Fatec 2006) A partir do gráfico a seguir são feitas as afirmações de I a IV. I. Se acrescentarmos 250 g de NH 4 NO 3 a 50 g de água 2
3 a 60 C, obteremos uma solução saturada com corpo de chão. II. A dissolução, em água, do NH 4 NO 3 e do NaI ocorre com liberação e absorção de calor, respectivamente. III. A 40 C, o NaI é mais solúvel que o NaBr e menos solúvel que o NH 4 NO 3. IV. Quando uma solução aquosa saturada de NH 4 NO 3, inicialmente preparada a 60 C, for resfriada a 10 C, obteremos uma solução insaturada. 3. (Ita 2000) A figura abaixo mostra a curva de solubilidade do brometo de potássio (KBr) em água: Está correto apenas o que se afirma em: a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) III e IV. 10. (Fei) Tem-se 500g de uma solução aquosa de sacarose (C 12 H 22 O 11 ), saturada a 50 C. Qual a massa de cristais que se separam da solução, quando ela é resfriada até 30 C? Dados: Coeficiente de solubilidade (Cs) da sacarose em água: Cs a 30 C=220g/100g de água Cs a 50 C=260g/100g de água a) 40,0 g b) 28,8 g c) 84,25 g d) 55,5 g e) 62,5 g Exercícios conceituais 1. (Fuvest) 160 gramas de uma solução aquosa saturada de sacarose a 30 C são resfriados a 0 C. Quanto do açúcar cristaliza? Dados Massa molar (g/mol): K = 39,10; Br = 79,91 Baseando nas informações apresentadas na figura é ERRADO afirmar que: a) a dissolução do KBr em água é um processo endotérmico. b) a 30 C, a concentração de uma solução aquosa saturada em KBr é de aproximadamente 6mol/kg (molal). c) misturas correspondentes a pontos situados na região I da figura são bifásicas. d) misturas correspondentes a pontos situados na região II da figura são monofásicas. e) misturas correspondentes a pontos situados sobre a curva são saturadas em KBr. 4. (Puc-rio 2005) As curvas de solubilidade das substâncias KNO 3 e Ca(OH) 2 (em gramas da substância em 100 g de água) em função da temperatura são mostradas a seguir. A partir desses dados, analise as alternativas a seguir e assinale a que NÃO apresenta uma afirmativa correta. Temperatura C Solubilidade da sacarose g/100 g de H O a) 20 g. b) 40 g. c) 50 g. d) 64 g. e) 90 g. 2. (Fuvest) O gráfico adiante mostra a solubilidade (S) de K 2 Cr 2 O 7 sólido em água, em função da temperatura (t). Uma mistura constituída de 30g de K K 2 Cr 2 O 7 e 50g de água, a uma temperatura inicial de 90 C, foi deixada esfriar lentamente e com agitação. A que temperatura aproximada deve começar a cristalizar o K 2 Cr 2 O 7? a) 25 C b) 45 C c) 60 C d) 70 C e) 80 C a) Quando se adicionam 10,0 g de KNO 3 em 12,0g de água a 56 C, se obtém uma solução insaturada. b) Observa-se a formação de corpo de fundo quando uma solução formada por 25 g de KNO 3 e 50 g de água a 40 C é resfriada a 30 C. c) A solubilidade do nitrato de potássio aumenta com a temperatura, enquanto a do hidróxido de cálcio diminui. d) Duas substâncias puras podem apresentar a mesma curva de solubilidade. e) O hidróxido de cálcio é muito menos solúvel que o nitrato de potássio em toda faixa de temperatura estudada. 3
4 4 5. (Puccamp) Considere o gráfico, representativo da curva de solubilidade do ácido bórico em água 8. (Uel) O gráfico a seguir refere-se à solubilidade (em g/100g de água) de determinado sal em diferentes temperaturas (em C). Adicionando-se 200g de H 3 BO 3 em 1,00kg de água, a 20 C, quantos gramas do ácido restam na fase sólida? a) 50,0 b) 75,0 c) 100 d) 150 e) (Pucmg) O diagrama representa curvas de solubilidade de alguns sais em água. Se, a 40 C forem acrescentados 20,0g do sal em 200g de água, e deixada a mistura em repouso sob temperatura constante obter-se-á: I. solução saturada II. corpo de fundo III. solução diluída Dessas afirmações: a) apenas I é correta. b) apenas II é correta. c) apenas III é correta. d) I, II e III são corretas. e) I, II e III são INCORRETAS. Com relação ao diagrama anterior, é CORRETO afirmar: a) O NaCl é insolúvel em água. b) O KClO 3 é mais solúvel do que o NaCl à temperatura ambiente. c) A substância mais solúvel em água, a uma temperatura de 10 C, é CaCl 2. d) O KCl e o NaCl apresentam sempre a mesma solubilidade. e) A 25 C, a solubilidade do CaCl 2 e a do NaNO 3 são praticamente iguais. 7. (Pucmg) O gráfico a seguir representa as curvas de solubilidade de várias substâncias. 9. (Ufes) Ao se adicionar cloreto de amônio a uma certa quantidade de água a 25 C, observa-se um resfriamento na solução. Com base nessa informação, pode-se afirmar: a) O processo é exotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl aumenta com o aumento da temperatura. b) O processo é endotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl aumenta com o aumento da temperatura. c) O processo é exotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl diminui com o aumento da temperatura. d) O processo é endotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl diminui com o aumento da temperatura. e) O processo é endotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl independe da temperatura. Com relação ao gráfico anterior, assinale a afirmativa INCORRETA: a) KNO 3 é mais solúvel do que o Pb(NO 3 ) 2 em água, a qualquer temperatura. b) A temperatura pouco afeta a solubilidade do NaCl. c) A substância que apresenta a maior aumento de solubilidade com o aumento de temperatura é o KNO 3. d) À temperatura ambiente, a substância menos solúvel é o MgCl 2. e) A 40 C, a solubilidade do KCl e a do NaCl são iguais. 4
5 10. (Uflavras 2000) A curva de solubilidade de um sal hipotético é: Se a 20 C misturarmos 20g desse sal com 100g de água, quando for atingido o equilíbrio, podemos afirmar que: a) 5 g do sal estarão em solução. b) 15 g do sal será corpo de fundo (precipitado). c) o sal não será solubilizado. d) todo o sal estará em solução. e) 5 g do sal será corpo de fundo (precipitado). 11. (Unifesp 2005) As solubilidades dos sais KNO 3 e NaCl, expressas em gramas do sal por 100 gramas de água, em função da temperatura, estão representadas no gráfico a seguir. A solubilidade do MnSO 4 cai com o aumento da temperatura. Isso indica que o processo de dissolução é exotérmico, isto é, libera calor. b) Verdadeira. Pelo gráfico observa-se que, a 56 C, existem aproximadamente 10g de KNO 3 em 100 ml de solução saturada. 5. a) m = 80 g b) m = 60 g 6. [D] 7. [B] 8. [B] 9. [B] 10. [D] Gabarito dos exercícios avançados 1. [A] 2. [D] 3. [C] 4. [D] 5. [D] 6. [E] 7. [A] 8. [C] 9. [B] 10. [E] 11. [E] Com base nas informações fornecidas, pode-se afirmar corretamente que: a) a dissolução dos dois sais em água são processos exotérmicos. b) quando se adicionam 50 g de KNO 3 em 100 g de água a 25 C, todo o sólido se dissolve. c) a solubilidade do KNO 3 é maior que a do NaCl para toda a faixa de temperatura abrangida pelo gráfico. d) quando se dissolvem 90 g de KNO 3 em 100 g de água em ebulição, e em seguida se resfria a solução a 20 C, recupera-se cerca de 30 g do sal sólido. e) a partir de uma amostra contendo 95 g de KNO 3 e 5 g de NaCl, pode-se obter KNO 3 puro por cristalização fracionada. Gabarito dos exercícios conceituais a) 300g H 2 O b) Para a solução saturada, a 0 C, 100g de água dissolve, no máximo, 10g de A. Para a solução insaturada, a 0 C, 100g de água dissolve uma massa de A inferior a 10g. 4. a) Falsa. O aumento da temperatura favorece a solubilidade do KNO 3. O processo é, portanto, endotérmico, ou seja, absorve calor. 5
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