RECIFE. Colégio Salesiano Sagrado Coração. Aluna(o): Nº: Turma: 3º ano Recife, de de Água

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1 RECIFE Colégio Salesiano Sagrado Coração Aluna(o): Nº: Turma: 3º ano Recife, de de 2013 Disciplina: Química Professor: Eber Barbosa ] 01 Definição Sal, ácido ou base + = Água = Sistema homogêneo Soluto + Solvente Solução Podemos então dizer que soluções são misturas de duas ou mais substâncias que apresentam aspecto uniforme, homogêneo. Dentro desse contexto temos: Os conceitos de soluto e de solvente Soluto: substância que se dissemina pelo interior de outra substância. não estão associados à existência de maior ou menor massa de cada Solvente: Substância com a propriedade de dispersar (dissolver) o soluto. substância contida na solução. Exemplo: Em soluções sólido/líquido ou gás/líquido entendemos que o líquido sempre é o solvente, porque é justamente dentro desse líquido que haverá a disseminação do sólido ou do gás. Porém em soluções onde soluto e solvente apresentam mesmo estado físico, cabe ao texto especificar que substância está disseminada em outra substância. 02 Unidades de Concentração 2.A Porcentagem em Massa do Soluto (% m/m) Também chamada porcentagem em peso, indica o percentual em massa do soluto em relação à massa da solução. Sua determinação envolve apenas aplicações de regra de três simples e direta. Exemplo: Uma solução é formada por 20 gramas de açúcar dissolvidos em 180 gramas de água. Determine a porcentagem em massa do soluto. C 12 H 22 O 11 m soluto = 20 g m solvente = 180 g m solução = 200 g... com uma simples regra de três: 200g 100% 20g X X = 10% em massa de soluto Cuidado: Quando um texto afirma, por exemplo, que uma solução aquosa apresenta 20% em peso, essa porcentagem se refere a massa do soluto presente na solução, ou seja, a solução apresenta 20% em massa de soluto e 80% em massa de solvente. 1

2 Título em Massa ( T ) ou Fração Mássica Mesmo sabendo que as expressões título ou fração mássica são pouquíssimo encontradas nos textos relacionados ao estudo das soluções, ainda assim vamos defini-las. Título em massa ou fração mássica é a razão entre a massa do soluto e a massa da solução. T = m 1 m 1 + m 2 Importante: O título multiplicado por cem corresponde à porcentagem em massa do soluto (P 1 ). P 1 = T. 100 Exemplo: Uma solução é formada por 20 gramas de açúcar dissolvidos em 180 gramas de água. Determine a porcentagem em massa do soluto....aplicando as fórmulas: C 12 H 22 O 11 m soluto = 20 g m solvente = 180 g 2.B Densidade da Solução m solução = 200 g Densidade (d) de uma solução é a relação entre a massa da solução (m) e o volume da solução (V). É bom lembrar que densidade não é uma concentração. Uma solução com d = 5 g/ml significa... Matematicamente: d solução = m solução Unidade: g/ml Exemplo: 5 g 1 mililitro V solução ou g/l da solução da solução entre outras Exemplo: Determine a massa de NaC existente em 200 ml de uma solução salina aquosa de densidade 1100 g/l, contendo 30% em massa. T = 20g 20g + 180g Cálculo da porcentagem do soluto: Título = 0,1 Fração mássica = 0,1 P = T x 100 P = 0,1 x 100 P = 10% de soluto em massa 30% em massa 1100g 1 litro X 0,2 L X = 220 g de solução NaCl V = 200 ml d = 1100 g/l 220g 100% m soluto 30% m soluto = 66 g de NaC 2.C Concentração Comum (C) Indica a massa do soluto, em gramas, existente em cada 1 litro da solução. C = m soluto Uma solução com C = 50 g/l significa... Matematicamente: Unidade: g / L Exemplo: 50 g 1 litro V solução Exemplo: Uma solução é formada por 200g de NaCl em água suficiente para 2 litros de solução. Qual sua concentração comum, em g/l? ou por simples regra de três... NaCl NaCl H 22 O m soluto = 200 g V solução = 2,0 L Concentração comum = g L = 200 g 2 L = 100 g/l 200 g 2 litros de solução 2 X do soluto da solução 1 litro de solução X = 100 g ou seja C = 100 g/l

3 Testes de Vestibulares Análise com o Professor: 01 (UFPE CTG/2010.2) Se um frasco contendo uma solução aquosa de um reagente líquido possui em sua etiqueta as seguintes informações: HCl concentrado (PM = 36,46 g/mol) d = 1,19 Kg/L T(título) = 37% em peso podemos afirmar que: a) a concentração desta solução em mol/l é dada por 1000xdxT/PM. b) a concentração desta solução em mol/l é dada por 10xdxT/PM. c) um kilograma desta solução contém 37 gramas de HCl. d) 36,46 g desta solução contêm 1 mol de HCl. e) um litro desta solução contém 1,19 Kg de HCl. 02 (CFO PM/2007) Uma dona de casa separou 10 ml de vinagre e adicionou-lhe água até completar o volume de 100 ml. Considerando-se que o vinagre é uma solução aquosa formada principalmente por ácido acético a 4% (isto é, 4 g de ácido acético em 100 ml de água), pergunta-se qual é aproximadamente a concentração molar da solução preparada pela dona de casa? (Dado: massa molecular do ácido acético = 60 g/mol) a) 4,0 mol/l b) 0,4 mol/l c) 0,7 mol/l d) 0,004 mol/l e) 0,07 mol/l 03 (UFPE 1 a fase/2006) Uma solução composta por duas colheres de sopa de açúcar (34,2g) e uma colher de sopa de água (18,0 g) foi preparada. Sabendo que: MM sacarose = 342,0 g.mol 1, MM água = 18,0 g.mol 1, Pf sacarose = 184 C e Pf água = 0 C, podemos dizer que: 1) A água é o solvente, e o açúcar o soluto. 2) O açúcar é o solvente, uma vez que sua massa é maior que a da água. 3) À temperatura ambiente o açúcar não pode ser considerado solvente por ser um composto sólido. Está(ão) correta(s): a) 1 apenas b) 2 apenas c) 3 apenas d) 1 e 3 apenas e) 1, 2 e 3 04 (UPE/2006 Ensino Superior a Distância) Em um copo de 250 ml de soro caseiro, as concentrações de cloreto de sódio e de sacarose (C 12 H 22 O 11 ) são iguais a 3,5 g/l e 11,0 g/l, respectivamente. Qual a massa, em grama, de cloreto de sódio e de sacarose, respectivamente, presentes nessa solução? (Massas molares: Na = 23,0 g.mol 1 ; Cl= 35,5 g.mol 1 ; C = 12,0 g.mol 1 ; H = 1,0 g.mol 1 ; O = 16,0 g.mol 1 ) a) 0,875 e 2,75. c) 51,19 e 940,5. e) 58,5 e 342. b) 3,5 e 11. d) 0,014 e 0, (CFO PMPE/2007) Uma mãe decidiu pesar as massas de açúcar e sal de cozinha que adicionaria a 200 ml de água para preparar o soro caseiro. As massas usadas foram 2,0 g de açúcar e 1,0 g do sal. Sendo assim, a concentração de açúcar e de sal do soro caseiro preparado é, respectivamente: (Dados: massas moleculares em g/mol: sal de cozinha = 58,5 e sacarose = 342) a) 10,0 g/l e 5,0 g/l c) 2,0 g/ml e 1,0 g/ml e) 5,0 g/ml e 10,0 g/ml b) 2,0 g/l e 1,0 g/l d) 10,0 g/ml e 5,0 g/ml 3

4 06 (UPE Vestibular à distância/2005) A água, para ser considerada potável, tem de seguir uma série de parâmetros para não causar danos à saúde humana. Segundo a legislação brasileira, um desses parâmetros é que a concentração de cádmio, metal presente em algumas pilhas e baterias, não pode ser superior a 5 x 10 3 mg/l. Qual a massa máxima de cádmio que pode haver em um copo de água de 250 ml, para que a legislação seja respeitada? a) 5 x 10 3 mg b) 1,25 x 10 3 mg c) 5 mg d) 1,25 mg e) mg 07 (UPE Quí. I/2008) O gráfico abaixo expressa a relação entre a densidade e a percentagem em água de uma solução de álcool hidratado. d (g/ml) 0,90 0,84 0,78 Em relação à solução de álcool hidratado, é CORRETO afirmar que a) à medida que diluímos a solução, sua densidade diminui proporcionalmente ao volume de água adicionado. b) o álcool anidro constituinte dessa solução tem densidade igual a 0,90g/mL. c) quando a densidade da solução for igual a 0,90g/mL, a percentagem de álcool é igual a 25%. d) a densidade da solução será igual a 0,84g/mL, quando a percentagem de álcool for igual a 75%. e) a densidade da solução é constante, independente da adição ou da remoção de álcool ou de água da solução 50 % de 08 (UFPE 1 a fase/96) 10g de conchas do mar foram dissolvidas e diluídas a um volume final de 100 ml. Foram tomados 20 ml dessa solução para análise, resultando em 1,8g de carbonato de cálcio. Qual a percentagem de carbonato de cálcio nas conchas analisadas? a) 18% b) 20% c) 36% d) 82% e) 90% 09 (FESP UPE/84) Foram misturados 160 g de ETANOL com 320 g de água. Sabendo-se que as densidades do etanol e da solução são respectivamente 0,80 g/cm 3 e 0,96 g/cm 3 ; Pode-se afirmar que o teor em volume de ETANOL na solução é: a) 30% b) 40% c) 70% d) 65,5% e) 50% 10 (FESP UPE/84) Admita que 1 litro de leite pese aproximadamente 1034,6 g. A gordura que ele contém, de densidade relativa 0,865 g/cm 3 está numa proporção de 40% em volume. A densidade do leite desnatado é aproximadamente: a) 0,982 g/cm 3 b) 0,892 g/cm 3 c) 1,14 g/cm 3 d) 1,31 g/cm 3 e) 0,865 g/cm 3 11 (Unicap Quí. II/92) Quantos gramas de hidróxido de sódio devem ser adicionados a 400g de água, para se obter uma solução de 60% em peso? Divida o resultado por (UFPE 1 a fase/90) Qual a porcentagem, em peso, de 20g de açúcar utilizado para adoçar uma xícara de chá (200mL). Considere a densidade do chá igual a 1,0 g/ml. a) 10 b) 20 c) 09 d) 18 e) 40 4

5 13 (ENEM 1ª prova/2009) O pó de café jogado no lixo caseiro e, principalmente, as grandes quantidades descartadas em bares e restaurantes poderão se transformar em uma nova opção de matéria prima para produção de biodiesel, segundo estudos da Universidade de Nevada (EUA). No mundo, são cerca 8 bilhões de quilogramas de pó de café jogados no lixo por ano. O estudo mostra que o café descartado tem 15% de óleo, o qual pode ser convertido em biodiesel pelo processo tradicional. Além de reduzir significativamente emissões prejudiciais, após a extração do óleo, o pó de café é ideal como fertilizante para jardim. Revista Ciência e Tecnologia no Brasil, nº 155, jan, 2009 Considere o processo descrito e a densidade do biodiesel igual a 900Kg/m 3. A partir da quantidade de pó de café jogada no lixo por ano, a produção de biodiesel seria equivalente a a) 1,08 bilhões de litros. c) 1,33 bilhões de litros. e) 8,80 bilhões de litros. b) 1,20 bilhões de litros. d) 8,00 bilhões de litros. 14 (Enem 2ª Prova/2009) O álcool hidratado utilizado como combustível veicular é obtido por meio da destilação fracionada de soluções aquosas geradas a partir da fermentação de biomassa. Durante a destilação, o teor de etanol da mistura é aumentado, até o limite de 96% em massa. Considere que, em uma usina de produção de etanol, 800 kg de uma mistura etanol/água com concentração 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100 kg de álcool hidratado 96% em massa de etanol. A partir desses dados, é correto concluir que a destilação em questão gerou um resíduo com uma concentração de etanol em massa a) de 0%. b) de 8,0%. c) entre 8,4% e 8,6%. d) entre 9,0% e 9,2%. e) entre 13% e 14%. 15 (UPE Vestibular Seriado 2º Ano/2010) Analise a tabela abaixo que explicita algumas propriedades de dois líquidos combustíveis, A e B. Combustíveis Massa Molar Densidade Calor de combustão A 50 g/mol 0,80 g/ml 300 kcal/mol B 150 g/mol 0,90 g/ml kcal/mol Após a análise da tabela, é CORRETO afirmar que a) a combustão total de 1L do combustível A libera a mesma quantidade de energia que é liberada na combustão total de 1L do combustível B. b) a combustão total de 2L do combustível A libera a mesma quantidade de energia que é liberada na combustão total de 1L do combustível B. c) como a massa molar do combustível B é três vezes maior que a do combustível A, a quantidade de energia liberada por 1L do combustível B é três vezes maior que a liberada por 1L do combustível A. d) 1L do combustível B libera a mesma quantidade de energia que 1,5L do combustível A, quando submetidos à combustão total. e) é impossível estabelecer comparações entre os dois combustíveis, pois desconhecemos a estequiometria das reações de combustão envolvidas no processo. 16 (Vestibular Seriado 1º ano UPE/2009) Os líquidos A e B são perfeitamente miscíveis em quaisquer proporções. Uma mistura é formada, adicionando-se 80,0 ml do líquido A a um béquer que contém 120,0 ml do líquido B. Sabe-se que as densidades dos líquidos A e B são, respectivamente, 4 g/ml e 5 g/ml. Dados: d Al = 2,70 g/ml, d Mg = 1,7 g/ml, d Fe =7,8 g/ml, d Cu = 8,9 g/ml Em relação à mistura contida no béquer, é CORRETO afirmar que a) se adicionando a ela uma esfera de ferro de raio 1 cm, ela flutuará na superfície da mistura, sem submergir. b) uma esfera de alumínio de raio 2 cm, ao ser colocada sobre a mistura, descerá até o fundo do béquer. c) se colocando simultaneamente, sobre a mistura, duas esferas de mesmo raio, sendo uma de alumínio e a outra de cobre, ambas submergirão. d) esferas de alumínio e magnésio, colocadas sobre a superfície da mistura, flutuarão sem submergirem. e) esferas de raio superior a 2 cm, quando colocadas na superfície da mistura, independente do tipo de metal, sempre submergirão. 5

6 17 (Enem/2000) Determinada estação trata cerca de litros de água por segundo. Para evitar riscos de fluorose, a concentração máxima de fluoretos nessa água não deve exceder a cerca de 1,5 miligrama por litro de água. A quantidade máxima dessa espécie química que pode ser utilizada com segurança, no volume de água tratada em uma hora, nessa Estação, é: a) 1,5 kg. b) 4,5 kg. c) 96 kg. d) 124 kg. e) 162 kg. 18 (UFPE 1 a fase/99) A embalagem de um herbicida para ser usado em hortaliças indica que devem ser dissolvidos 500g do mesmo para cada 5 litros de água. Por engano um agricultor dissolveu 100g em 2 litros de água e somente percebeu o erro após haver utilizado a metade da solução. Uma das formas de corrigir a concentração do restante da solução é adicionar: água (litros) herbicida (gramas) a) 1 0 b) 0 50 c) 1 50 d) e) (UPE SSA 2º Ano/2011) Algumas informações referentes ao rótulo de uma água mineral frequentemente comercializada em Pernambuco são apresentadas no quadro abaixo: Composição química (mg/l) Ânions Cloreto, 6,61 Nitrato, 2,40 Cátions Sódio, 5,00 Cálcio, 0,80 Potássio, 0,60 Características físico-químicas ph a 25 o C = 4,4 Temperatura da água na fonte, 27oC Resíduo da evaporação a 180 o C, 19 mg/l Com base nos dados apresentados no quadro, analise as afirmações a seguir: I. A água mineral apresenta-se básica a 25 o C. II. A composição química é a mesma das demais águas minerais. III. Num garrafão de 20 litros a 180 o C, há 380 mg de resíduo da evaporação. IV. As espécies químicas presentes na água mineral se apresentam sob a forma de íons. V. As concentrações dos cátions e ânions dessa água mineral poderiam ser expressas em outro sistema de unidades. São CORRETAS a) I e II. b) I e V. c) II e V. d) II, III e IV. e) III, IV e V. Resoluções de Testes Comentários Adicionais 6

7 2.D Concentração em quantidade de matéria ou concentração molar (M ) A concentração molar (muito antigamente chamada de molaridade) indica a quantidade de mols do soluto que existiriam caso fosse utilizado 1 litro da solução. M = n 1 Expressão condenada pela IUPAC e SBQ. Uma solução com M = 5 mol/l significa... Matematicamente: Unidade: mol / L Exemplo: 5 mol 1 litro V do soluto da solução Concentração molar = mol L do soluto da solução Exemplo: Qual a concentração molar de uma solução formada por 100g de brometo de cálcio dissolvido em água suficiente para 250 litros de solução? (Dado: CaBr 2 = 200g/mol) m soluto = 100 g CaBr 2 V solução = 250 ml Outra forma de resolução... n soluto = 0,5 mol V solução = 0,25 L mol L 0,5 mol = = 2,0 mol/l 0,25 L ou 2,0 molar ou 2,0 M 1º determina-se a quantidade de mols do soluto. 200g de CaBr 2 1 mol 100g n 1 n soluto = 0,5 mol de soluto Em seguida se determina quantos mols do soluto haveria para 1,0 litro. Análise com o Professor: 0,5 mol de CaBr 2 0,25 L de solução X 1,00 L de solução X = 2,0 mol... ou seja... M = 2,0 mol/l ou 2,0 molar ou 2,0 M A mais importante unidade de concentração é mol/l Testes de Vestibulares 01 (IFPE Cursos Técnicos Subsequentes/2011) A soda cáustica, nome comercial do hidróxido de sódio (NaOH), é empregado na fabricação de diversos produtos químicos como sabão, detergente, refino do petróleo e como reagente de laboratório. Uma solução de hidróxido de sódio foi preparada pela dissolução de 50 g de NaOH em 500 ml de solução. Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta a concentração, em quantidade de matéria, da solução preparada. Dado: NaOH = 40 g/mol. a) 1,0 mol/l b) 1,5 mol/l c) 2,0 mol/l d) 2,5 mol/l e) 3,0 mol/l 7

8 Responda você mesmo: 02 (Enem 1ª Aplicação/2010) Ao colocar um pouco de açúcar na água e mexer até a obtenção de uma só fase, prepara-se uma solução. O mesmo acontece ao se adicionar um pouquinho de sal a água e misturar bem. Uma substância capaz de dissolver o soluto é denominada solvente; por exemplo, a água é um solvente para o açúcar, para o sal e para várias outras substâncias. A figura a seguir ilustra essa citação. Suponha que uma pessoa, para adoçar seu cafezinho, tenha utilizado 3,42 g de sacarose (massa molar igual a 342 g/mol) para uma xícara de 50 ml do líquido. Qual é a concentração final, em mol/l, de sacarose nesse cafezinho? a) 0,02 b) 0,2 c) 2 d) 200 e) (UFPE Serra Talhada/2007.1) Em uma solução química, 29g de cloreto de sódio (NaCl) foram adicionados a 500 ml de. Qual a molaridade desta solução? (Dados de massa atômica: Na = 23; Cl = 35.) a) 0,1 M b) 0,5 M c) 1,0 M d) 1,5 M e) 2,0 M 04 (UFPE 2 a fase/97) Num certo dia um tanque para tratamento de resíduos químicos continha, quando cheio, 3,0g de um dado sal numa concentração de 0,5 M. Hoje a concentração deste sal no tanque cheio é de 2,5 M. Qual a massa de sal no tanque? 05 (UFPE 1 a fase/89) Qual a molaridade de uma solução que contém 0,5 mols de um composto, dissolvido em 250 ml de solução? a) 0,002 b) 0,2 c) 2 d) 4 e) 0,4 06 (UFPE 2 a fase/90) Admitindo que a concentração de ácido acético no vinagre é aproximadamente 6,0g de ácido acético (CH 3 COOH) em 100 ml de solução, calcule a concentração em mol/l. (Dados: C = 12; H = 1; O = 16) 07 (UFPE Gananhuns e Serra Talhada/2008.2) O ácido tartárico, C 4 H 6 O 6, usado como conservante em alguns refrigerantes, pode ser obtido a partir da uva durante o processo de fabricação do vinho. Sabendo que a concentração de ácido tartárico num refrigerante é 0,175 mol/l, determine a massa desse ácido presente em uma garrafa de 500 ml. Dados: Massa molar (g mol 1 ): H = 1; C = 12; O = 16. a) 0,35 kg. b) 78,6 g c) 39,4 g d) 26,2 g. e) 13,1 g. 08 (UFPE 2 a fase/92) Um comprimido antiácido contém 0,50g de carbonato de sódio. Considerando que esse comprimido é dissolvido em meio copo de água (120 ml), calcule o valor aproximado, em números inteiros, que multiplicado por 10 3, corresponde a concentração em mol/l do carbonato de sódio. (Dados: Na = 23 g/mol; C = 12 g/mol; O = 16 g/mol) 8

9 09 (UNIVASF Universidade Federal do Vale do São Francisco/2006) A região do Vale do São Francisco é atualmente uma das principais produtoras de vinho, obtendo sobre isso reconhecimento mundial. Um dos mecanismos de análise do álcool presente em um vinho utiliza-se do K 2 Cr 2 O 7 (Dicromato de potássio). Um químico, ao analisar um vinho da marca X, necessitou de 1,00 L de uma solução aquosa 0,200 M de K 2 Cr 2 O 7. Quanto este químico precisou pesar de K 2 Cr 2 O 7 sólido? (Dados: massa molar do K 2 Cr 2 O 7 = 294,2 g.) a) 15,37 g b) 29,42 g c) 30,00 g d) 43,20 g e) 58,80 g 10 (UFPE 1 a fase/2004) O rótulo de um frasco diz que ele contém uma solução 1,5 molar de NaI em água. Isso quer dizer que a solução contém: a) 1,5 mol de NaI / quilograma de solução. d) 1,5 mol de NaI / litro de água. b) 1,5 mol de NaI / litro de solução. e) 1,5 mol de NaI / mol de água. c) 1,5 mol de NaI / quilograma de água. 11 (UFPE Vitória e Caruaru/2007.2) O potássio exerce importante ação na manutenção do equilíbrio homeostático do ser humano. A diminuição ou o aumento de sua concentração no sangue pode causar graves efeitos no sistema neuromuscular. Sabendo-se que a concentração média de potássio no soro sanguíneo é de cerca de 0,195g/L, determine a concentração molar (molaridade) do potássio no sangue. (Dados: massa molar do Potássio = 39g) a) 0,001 mol/l b) 0,005 mol/l c) 0,195 mol/l d) 0,390 mol/l e) 0,760 mol/l Resoluções de Testes Comentários Adicionais 9

10 2.E Concentração Molar dos Íons Considerando um soluto que apresente grau de dissociação igual a 100%, as concentrações (em mol/l) dos íons são valores diretamente proporcionais aos coeficientes estequiométricos da equação de dissociação iônica. Como exemplo, vamos interpretar a seguinte equação química: A 2 (SO 4 ) 3(aq) 2 A +3 (aq) + 3 SO 4 2(aq) 1 mol do soluto dissocia-se em 2 mol de cátion 3 mol do ânion Agora responda: Quando a concentração do sulfato de alumínio é de 0,2 mol/l, quais as concentrações dos íons A +3 e SO 4 2 presentes na solução. A 2 (SO 4 ) 3 2 A SO 4 2 IMPORTANTE: Procure perceber que a soma das cargas dos íons é sempre igual a zero. 0,2 mol/l As concentrações molares dos íons em solução são diretamente proporcionais a seus coeficientes, na equação balanceada correspondente ao processo de dissociação iônica. Exemplo: A análise de 500 ml de uma solução aquosa de cloreto férrico indicou uma concentração 0,6 mol/l de íons cloreto. Determine a massa desse sal, em gramas, contida na solução. (massa molar do cloreto férrico = 162,5 g/mol) FeCl 3 m sal =? V = 500 ml * Cl ] = 0,6 mol/l 1 FeCl 3 1 Fe Cl? mol/l 0,6 mol/l Considerando-se que a proporção é de 1 : 3... Concluímos que a * FeCl 3 ] = 0,2 mol/l 0,2 mol 1,0 L n sal 0,5 L n sal = 0,1 mol 162,5 g 1,0 mol m sal 0,1 mol Testes de Vestibulares m sal = 16,25 g Análise com o Professor: 01 (UPE Quí. II/2004) Analisando quantitativamente um sistema formado por soluções aquosas de cloreto de sódio, sulfato de sódio e fosfato de sódio, constatou-se a existência de 0,525 mol/l de íons Na 1+ 0,02 mol/l de íons SO 4 2 Baseado nestes dados, pode-se concluir que a concentração do PO 4 3 no sistema é 0,125 mol/l de íons C 1 a) 0,525 mol/l. b) 0,12 mol/l. c) 0,36 mol/l. d) 0,24 mol/l. e) 0,04 mol/l. 10

11 Responda você mesmo: 02 (UFPE Vitória e Caruaru/2009.2) cultivo de alface, utiliza uma combinação de substâncias químicas, dentre elas o nitrato de cálcio Ca(NO 3 ) 2. Na preparação de uma destas soluções nutritivas, foi utilizada uma solução de nitrato de cálcio 0,025 M. Nesta solução, teremos uma concentração de íons de Ca 2+ e NO 3, respectivamente, de: a) 0,0125 e 0,0125 b) 0,0125 e 0,0250 c) 0,0250 e 0,0250 d) 0,0250 e 0,0500 e) 0,0500 e 0, (UFPE 2 a fase/2002) A potabilidade da água é um problema que está tomando proporções mundiais; mesmo sendo potáveis, águas com altas concentrações de magnésio apresentam um gosto característico, que as torna difíceis de serem ingeridas. A análise química de 100 ml de uma amostra de um dado manancial forneceu 146 mg de bicarbonato de magnésio ou hidrogeno-carbonato de magnésio. Considerando as seguintes massas atômicas, em g/mol, H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; P = 31; S = 32; K = 39; Ca = 40, qual é a concentração molar de magnésio nesta amostra, após ser multiplicada por mil (1000)? 04 (COVEST Vitória/2006) No processo de fluoretação da água para abastecimento das cidades, a concentração recomendada de fluoreto é de 5, mol/l. Se a substância utilizada nesse processo for o NaF, sua concentração em mg/l será: (Dados: Massas molares (g. mol 1 ): Na = 23; F = 19.) a) 5,9 b) 10,6 c) 2,1 d) 7,0 e) 4,8 05 (UFPE 1 a fase/95) Uma solução de um sulfato contém uma concentração 1,0 mol/l de íon sulfato (SO 4 2 ). Podemos afirmar que está solução pode conter: a) Íon alumínio (A +3 ) numa concentração 2/3 mol/l; d) Íon nitrato (NO 3 ) numa concentração 2/3 mol/l; b) Íon férrico (Fe +3 ) numa concentração 1,0 mol/l; e) Íon bário (Ba +3 ) numa concentração 4/3 mol/l. c) Íon cloreto (C ) numa concentração 2,0 mol/l; 06 (UFPE 1 a fase/98) Em uma solução de sulfato de sódio, qual das espécies abaixo é mais abundante? a) Na + b) SO 3 2 c) Na 2 SO 4 d) SO 2 e) H 2 SO 4 07 (UFPE Univasf/2008.2) Considere uma solução aquosa contendo as seguintes espécies iônicas: Íon Concentração (mol/l) Na + (aq) 0,20 Mg +2 (aq) 0,15 Fe +3 (aq) 0,20 SO 4 2 Cl O valor de x, em mol/l, é: 0,15 x a) 1,00 b) 0,80 c) 0,60 d) 0,40 e) 0,30 11

12 2.F Normalidade (N) Considerando que a concentração normal foi abolida pela IUPAC da linguagem química oficial, é extremamente remota a possibilidade de ser cobrada em novas provas de vestibulares. Apenas por prevenção, aconselhamos converter a extinta concentração normal em concentração em quantidade de matéria (mol/l) e desenvolver o raciocínio com essa concentração em mol/l. Relação entre normalidade e concentração molar... onde: N = normalidade k M = Molaridade K = carga total do cátion Atenção: Algumas cargas de cátions importantes +1 = H, Li, Na, K, Ag, NH = Mg, Ca, Ba, Zn +3 = A Fe e Ni = +2 ou +3 Cu = +1 ou +2 Pb = +2 ou +4 Exemplo 1 : Qual a concentração em quantidade de matéria, de uma solução 1,2 normal de A 2 (SO 4 ) 3? Al 2 (SO 4 ) 3 Exemplo 2 : Qual a massa necessária de ácido sulfúrico para preparar 0,5 litro de uma solução 0,4 normal desse ácido? Dado: H 2 SO 4 = 98 g/mol 0,2 mol 1 litro N M = n --- 0,5 litro n = 0,1 mol de H 2 SO 4 m H2SO4 =? K H 2 SO 4 N = 1,2 normal M =? mol/l V = 500 ml N = 0,4 normal Análise com o Professor: k M = A 2 (SO 4 ) 3 0,4 2 M = = 0,2 molar 01 (FESP UPE/92) Uma solução de nitrato de bário reagiu completamente com ácido sulfúrico, obtendo-se um precipitado que depois de seco pesou 34,95g. O volume de solução de ácido sulfúrico 3,0 N utilizado nesta reação: (Dados: Ba = 137 u; S = 32 u; O = 16 u) a) 300 ml b) 10 ml c) 200 ml d) 400mL e) 100 ml N ico = maior carga oso = menor carga M = N K Testes de Vestibulares M = 98g 1 mol 1,2 6 M = 0,2 molar M = 0,2 mol/l m 0,1 mol m = 9,8g de H 2 SO 4 Atenção: Todos os professores de química que obrigam seus alunos a estudarem equivalente-grama e normalidade são profissionais ultrapassados e não possuem o apoio da Sociedade Brasileira de Química (SBQ). QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Mol: Uma Nova Terminologia N 1, MAIO 1995 Página

13 03 Diluição de Soluções Diluição é o acréscimo de solvente que permite preparar uma solução menos concentrada a partir de outra solução mais concentrada, do mesmo soluto. diluição Soluto m Soluto(A) Soluto m Soluto(B) Solução A concentrada C A V A Solução B diluída C B V B V B > V A C B < C A Volume e concentração são grandezas inversamente proporcionais Importante: Durante a diluição a massa do soluto permanece constante, ou seja, a quantidade de mols do soluto não se altera porque houve apenas acréscimo de solvente, não de soluto. m soluto(a) = m soluto(b) ou n soluto(a) = n soluto(b) Em linguagem mais matemática: Considerando que C = m soluto / V Então m soluto = C. V m soluto(a) = C A. V A m soluto(b) = C B. V B C A. V A = C B. V B Observação: Qual o volume de água utilizada para provocar a diluição ilustrada abaixo? Diluição 200 ml 300 ml concentrado diluído = 100 ml de água adicionada. Conclusão: V = V final V inicial Exemplos: 160 ml de água destilada são adicionados a 80 ml de uma solução 6,0 molar de NaC. Qual a concentração molar da solução resultante? 2º) a quantidade de mols da solução inicial V água = 160 ml será o mesma da nova solução... Solução inicial Solução final n Soluto(B) = n Soluto(A) = 0,48 mol NaCl 1º) podemos determinar quantos mols do soluto há na solução inicial V = 80 ml M = 6,0 mol/l 6,0 mol 1,0 L n soluto 0,08 L NaCl n soluto = 0,48 mol... (que será o mesmo da solução final) V = 240 ml M =? mol/l = mol L 0,48 mol = = 2,0 mol/l 0,24 L 13

14 Outras Resoluções: Por raciocínio lógico... O volume aumentou 3 vezes Solução final NaCl Solução inicial V = 80 ml M = 6,0 mol/l NaCl A concentração diminui 3 vezes V = 240 ml M =? mol/l = 2,0 mol/l Por regra de três do tipo inversa 80 ml 6,0 M 240 ml 6,0 M 240 ml X 80 ml X X = 1 molar Regra de três inversa. Antes de resolver a regra de três deve-se inverter uma das colunas = X. 240 X = 2,0 Molar Por fórmula decorada M A. V A = M B. V B = M B. 240 M B = 2,0 M Não esqueça: Preparar uma solução a partir de outra já existente do mesmo soluto corresponde a uma diluição de soluções, ou seja, a quantidade do soluto da solução inicial permanece a mesma na solução final. Testes de Vestibulares Análise com o Professor: 02 (FESP UPE/89) Dispõe-se, no laboratório, de uma solução de ácido clorídrico de densidade 1,2 g/cm 3 e 36,5% em peso. O volume dessa solução que se deve utilizar para se preparar 100 ml de solução de ácido clorídrico 1,0 N é aproximadamente: (Dados: H = 1 u; C = 35,5 u) a) 3,0 ml b) 6,20 ml c) 8,33 ml d) 9,0 ml e) 3,65 ml Responda você mesmo: 03 (FESP UPE/86) O volume de uma solução de ácido sulfúrico a 36,75% em peso e densidade 1,8 g/ml, necessário para preparar 500 ml de uma solução de ácido sulfúrico 3 N, é aproximadamente: a) 120,35 cm 3 b) 111,11 cm 3 c) 200,00 cm 3 d) 100,00 cm 3 e) 73,50 cm 3 14

15 Análise com o Professor: 04 (UFPE 2 a fase/89) Que volume, em mililitros, de água destilada devemos adicionar a 1 litro de solução 0,105 M, para torná-la exatamente 0,100 M? 05 (UFPE 1 a fase/91) Quantos mililitros de água devem ser adicionados a 400 ml de uma solução 3,0 M de HNO 3 para fornecer uma solução 2,0 M deste ácido? a) 100 b) 200 c) 300 d) 400 e) (UPE Tradicional / 2012) Um técnico químico percebeu que a pia do seu laboratório estava com aspecto amareloavermelhado por causa da incrustação de ferro. Decidiu então limpá-la. Para isso, resolveu preparar 100 ml de uma solução de ácido clorídrico, HCl, na concentração 6,0 mol/l a partir da solução de ácido HCl, alta pureza, disponibilizada comercialmente em frasco reagente. Dados: Massa molar (HCl) = 36,5 g/mol; Densidade (solução de HCl) = 1,18 g/ml; Porcentagem em massa de HCl = 37%. Para o preparo de 100 ml de uma solução de ácido clorídrico 6,0 mol/l, é necessário que o técnico retire do frasco reagente um volume, em ml, de solução de HCl igual a a) 30,0. b) 50,2. c) 60,5. d) 102,4. e) 100,0. 04 Mistura de Soluções de Mesmo Soluto + = Solução A C A V B m soluto(a) Solução B C B V B m soluto(b) Solução Final C F V F = V a + V B m soluto(f) = m soluto(a) + m soluto(b) Importante: A massa do soluto da solução final será à soma das massas do soluto das soluções A e B. Considerando que C = m soluto / V Então m soluto = C. V m soluto (A) = C A. V A m soluto (B) = C B. V B m soluto (F) = C F. V F m soluto(f) = m soluto(a) + m soluto(b) C F. V F = C A. V A + C B. V B Para resolução dos testes: A concentração final é uma média ponderada entre as concentrações. Os volumes das soluções misturadas serão os pesos das concentrações no cálculo da média ponderada. C F = C A. V A + C B. V B V A + V B Observação: Nos raciocínios matemáticos envolvendo diluição ou mistura de soluções os volumes podem estar em qualquer unidade (litros, mililitros, etc.), contanto que todos estejam na mesma unidade (coerência entre as unidades). 15

16 Exemplo: (Ufviçosa 96) Misturando-se 20mL de solução de NaCl, de concentração 6,0mol/L, com 80mL de solução de NaCl, de concentração 2,0mol/L, são obtidos 100mL de solução de NaCl, de concentração, em mol/l, igual a: a) 1,4 b) 2,8 c) 4,2 d) 5,6 e) 4,0 Uma forma moderna de resolução seria... Ou aplicando a fórmula... NaC V = 20 ml M = 6,0 M 6 mol 1 L X 0,02 L X = 0,12 mol de NaCl NaC V = 80 ml M = 2,0 M 2 mol 1 L X 0,08 L NaC V F = 100 ml M F =? = mol/l =? M F = M F = M F = 2,8 M M A V A + M B V B V A + V B mol final 0,12 + 0,16 = = 2,8 mol/l Litros final X = 0,16 mol de NaCl Testes de Vestibulares Análise com o Professor: 07 (UFPE 2 a fase/96) A salinidade da água de um aquário para peixes marinhos, expressa em concentração de NaC, é 0,08 M. Para corrigir essa salinidade, foram adicionados 2,0 litros de uma solução 0,52M de NaC a 20 litros de água deste aquário. Qual a concentração final de NaC multiplicada por 100? Responda você mesmo: 08 (UFPE 2 a fase/2013) A concentração de íon hidrogênio é um fator importante no processo de digestão dos alimentos. O suco gástrico estomacal tem ph médio = 2, enquanto o suco de maçã verde tem ph = 3. Considerando soluções ideais, calcule o valor da concentração de íon hidrogênio numa solução resultante da mistura de 70 ml de suco gástrico com 30 ml de suco de maçã verde. Represente sua resposta como C 10 4 mol L 1 e indique o valor de C, com dois algarismos significativos. Resposta: 73 16

17 09 (FESP PE/88) O volume de uma solução de hidróxido de sódio 1,5 molar que deve ser misturado a 300 ml de uma solução 2,0 M da mesma base, a fim de torná-la solução 1,8 molar é: a) 200 ml b) 20 ml c) 2000 ml d) 400 ml e) 350 ml 10 (CEFET Tecnólogo/2006) Misturou-se 400mL de uma solução de NaOH (hidróxido de sódio) 0,2mol/L, com 600mL de uma solução 40g/L da mesma base. Indique a alternativa correta para a concentração aproximada da solução final em mol/l. (Dadas as massas molares em g/mol: Na =23; O = 16; H = 1) a) 2,30 b) 1,06 c) 0,68 d) 3,22 e) 1,25 11 (UPE 2003) O volume de água destilada, que deve ser adicionado a uma mistura contendo 100 ml de hidróxido de sódio 0,5 mol/l com 25 g de solução do mesmo hidróxido a 40% em massa e densidade 1,25 g/ml, de modo a se obter uma solução 0,25 mol/l, é: (Massa molar do hidróxido = 40 g/mol) a) 1200,0 ml b) 108,0 ml c) 1080,0 L d) 1,08 L e) 1,2 ml 12 (Unicap Quí. II/90) Qual a normalidade de uma solução que contém 9,8g de ácido sulfúrico dissolvidos em água em um volume total de 200 ml? Dados em g/mol: H = 1; S = 32; O = (UFPE 2 a fase/2006) Calcule a normalidade (N) de uma solução, contendo 14,2 g de Na 2 SO 4 em 25 ml de água. Dados: O = (16 g mol 1 ), Na = (23 g mol 1 ), S = (32 g mol 1 ). 14 (FESP UPE/91) Adiciona-se 1,0 ml de uma solução concentrada de ácido sulfúrico 36 N a um balão volumétrico contendo exatamente ml de água destilada. A molaridade da solução resultante é: (Admita que não há variação de volume) a) 36 M b) 18 M c) 0,036 M d) 0,36 M e) 0,018 M Resoluções de Testes Comentários Adicionais 17

18 05 Titulação de Soluções Titulação é a adição de uma solução à outra solução de soluto diferente com o objetivo de estabelecer uma reação entre os solutos. Através da titulação é possível calcular a concentração de uma solução A qualquer (solução problema) por meio da reação de um volume conhecido dessa solução A com um volume determinado experimentalmente de solução B, de concentração conhecida, baseando-se na equação da reação química entre os solutos e considerando que......os coeficientes do balanceamento nos fornecem as proporções em mols entre as substâncias. Exemplo 1 : 200 ml de uma solução A (solução problema) de hidróxido de sódio, de concentração desconhecida, foi neutralizada com 500 ml de solução B (conhecida) 0,4 molar de ácido fosfórico. Considerando as massas molares do H 3 PO 4 = 98g/Mol e NaOH = 40 g/mol, determine a concentração molar da solução problema. Determina-se a quantidade de mols da solução B conhecida... 0,4 mol 1,0 L n ácidol 0,5 L n ácido = 0,2 mol de H 3 PO 4 Escreve-se a equação da reação entre o ácido e a base, pois as proporções estabelecidas pelo seu balanceamento serão empregadas como critério para determinar a quantidade de mols da base a partir da quantidade de mols do ácido... Solução conhecida Solução B de H 3 PO 4 V B = 500 ml M B = 0,4 mol/l H 3 PO NaOH Na 3 PO ,2 mol 0,6 mol Solução problema: Solução A de NaOH... o que significa dizer que os 200 ml solução problema contem 0,6 mol de NaOH. V A = 200 ml M A =? Com base nesses dados podemos determinar a concentração em mol/l da solução problema M = n soluto V 0,6 mol = = 3,0 mol/l ou 3,0 molar ou 3,0 M 0,2 L Exemplo 2 : Qual a massa de hidróxido de sódio que deve ser adicionada a 200 ml de uma solução 0,5 molar de ácido sulfúrico para que ocorra completa neutralização da solução ácida? (Hidróxido de sódio = 40 g/mol) NaOH m NaOH =? 0,5 mol 1,0 litro n 0,2 litros n = 0,1 mol de H 2 SO 4 presente na solução H 2 SO 4 V = 200 ml M = 0,5 Molar O próximo passo é determinar a quantidade de mols do NaOH necessário para consumir esses 0,1 mol do ácido... H 2 SO NaOH Na 2 SO ,1 mol 0,2 mol 1 mol 40g 0,2 mol m m = 8 g de NaOH 18

19 Testes de Vestibulares Análise com o Professor: 01 (ENEM 1ª prova/2009) Os exageros do final de semana podem levar o indivíduo a um quadro de azia. A azia pode ser descrita como uma sensação de queimação no estômago, provocada pelo desbalanceamento do ph estomacal (excesso de ácido clorídrico). Um dos antiácidos comumente empregados no combate a azia é o leite de magnésia. O leite de magnésia possui 64,8 g de hidróxido de magnésio, Mg(OH) 2, por litro de solução. Qual a quantidade de ácido neutralizado ao ingerir 9 ml de leite de magnésia? Dados: Massas molares (em g mol 1 ): Mg = 24,3; Cl = 35,4; O = 16; H = 1. a) 20 mol b) 0,58 mol c) 0,2 mol d) 0,02 mol e) 0,01 mol 02 (FESP UPE/93) Dissolveu-se 1,06g de carbonato de sódio puro em um béquer contendo água destilada. O número de gotas de uma solução aquosa 0,8 N de ácido clorídrico, que deve ser adicionado ao béquer para reagir completamente com o carbonato de sódio é: (Dados: Na = 23; C = 12; O = 16 Volume de uma gota = 0,05 ml) a) 200 gotas b) 500 gotas c) 25 gotas d) 250 gotas e) 2000 gotas 03 (UFPE 2 a fase/2009) O vinagre comercial contém ácido acético (CH 3 COOH). Na titulação de 6,0 ml de vinagre comercial com densidade 1,01 g.ml 1, gastaram-se 10,0 ml de uma solução 0,40 mol.l 1 de hidróxido de sódio (NaOH). Qual é a porcentagem de ácido acético contido no vinagre analisado? (Dados: C = 12, H = 1 e O = 16). Anote o inteiro mais próximo. 04 (UFPE 1 a fase/97) Os antiácidos são substâncias utilizadas para diminuir a quantidade de ácido clorídrico do estômago. Várias substâncias podem ser utilizadas com essa finalidade. Uma delas é o óxido de magnésio MgO, uma base que reage com o ácido clorídrico de acordo com a seguinte equação química: MgO + 2H + Mg +2 + A massa de óxido de magnésio necessária para neutralizar todo o ácido num estômago que contém 0,06 mols de ácido clorídrico é: (Dados: Mg = 24,30 u; O = 15,99 u; H = 1,00 u) a) 1,21g b) 1,46g c) 0,73g d) 0,54g e) 2,42g 05 (UFPE 2 a fase/94) Qual a massa de ácido fórmico, HCOOH, que, dissolvida em 500 ml de água, resulta em uma solução que é completamente neutralizada por 500 ml de uma solução 1,0 M de NaOH? 19

20 06 (Unicap Quí. II/95) Um paralelepípedo de ferro, de densidade 8 g/cm 3, com área da base igual a 0,7 cm 2, consome metade do ácido existente em 2 litros de solução 0,2 M de HC. Qual a altura do corpo em cm? (Dados: H = 1 u; C = 35,5 u; Fe = 56 u) 07 (FESP UPE/2006 Quí. II) 9,08 L de dióxido de carbono gasoso nas CNTP são insuflados em um recipiente, contendo 1,2 L de hidróxido de sódio 0,8 mol/l. Sabe-se que o dióxido de carbono foi consumido integralmente na reação. Após o término da reação, pode-se afirmar que: Dados: Vm = 22,7 L/mol, m A (Na) = 23 u, m A (C) = 12 u, m A (C ) = 35,5, m A (H) = 1 u, m A (O) = 16 u a) Foram consumidos 38,4 g de hidróxido de sódio. d) Houve o consumo de 0,6 mol de dióxido de carbono. b) Há uma sobra de 6,40 g de hidróxido de sódio. e) Todo hidróxido de sódio foi consumido na reação. c) Há formação de 53,0 g de carbonato de sódio. 08 (UPE Quí. II/2009) Uma amostra de óxido de magnésio impura, pesando 800,0mg, foi adicionada a um béquer contendo 400,0mL de uma solução de ácido sulfúrico 0,05 mol/l. Após a reação, titulou-se o excesso de ácido com hidróxido de sódio 0,10 mol/l, gastando-se para a completa neutralização 100,0 ml. ma(mg ) = 24u, ma( S ) = 32u. Sobre as reações que ocorreram nessas transformações, é CORRETO afirmar que a) a impureza do óxido de magnésio é aproximadamente igual a 75%. b) foi consumido na reação exatamente 0,60 mol do óxido de magnésio. c) foi consumido 0,025 mol de hidróxido de sódio, para neutralizar o ácido sulfúrico em excesso. d) 3,92 mols de ácido sulfúrico foram consumidos na reação de neutralização com o hidróxido de sódio. e) foi consumido 0,015 mol de ácido sulfúrico na reação com o óxido de magnésio. 09 (UFPE 2 a fase/2005) Um dos principais usos comerciais do ácido sulfúrico é na produção de ácido fosfórico e sulfato de cálcio. Considere a equação química não-balanceada: Ca 3 (PO 4 ) 2(s) + H 2 SO 4(aq) CaSO 4(s) + H 3 PO 4(aq) A massa em gramas (arredondada para o próximo inteiro) de uma solução de ácido sulfúrico (79% H 2 SO 4 em massa) que deve ser utilizada para reagir completamente com 63,3 g de fosfato de cálcio é: Dados: Massas molares (g.mol 1 ): Ca = 40; P = 31; S = 32; H = 1; O = 16. Análise com o Professor: 10 (FESP UPE/96) Preparou-se 100 ml de uma solução de um ácido diprótico de massa molar 162 g/mol e densidade1,80 g/ml, diluindo-se 1,00 ml deste ácido em quantidade suficiente de água destilada para completar o balão volumétrico até a aferição (100 ml). Em seguida retira-se do balão 5,00 ml, da solução e titula-se com hidróxido de sódio 1,0 N, gastando-se 1,0 ml para completa neutralização. A pureza do ácido analisado é de: (Dados: Na = 23 u; S = 32 u; O = 16 u;) a) 70% b) 75% c) 83% d) 90% e) 78% 20