CONCEITO E EQUILÍBRIO DE ACIDOS E BASES / REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO 2016

Transcrição

1 1. (Uscs - Medicina ) Considere o seguinte equilíbrio químico, a 25 C : (aq) 2 ( ) 4 (aq) (aq) Cr O H O 2 CrO 2 H laranja amarelo a) Nesse equilíbrio ocorre oxirredução? Justifique sua resposta. b) Considere uma solução aquosa de K2Cr2O 7 0,1mol L. Ao ser adicionado HC (aq) a essa solução, qual a cor predominante da solução? Justifique sua resposta com base no princípio de Le Chatelier. 2. (Unesp ) Nas últimas décadas, o dióxido de enxofre (SO 2) tem sido o principal contaminante atmosférico que afeta a distribuição de liquens em áreas urbanas e industriais. Os liquens absorvem o dióxido de enxofre e, havendo repetidas exposições a esse poluente, eles 2 acumulam altos níveis de sulfatos (SO 4 ) e bissulfatos (HSO 4 ), o que incapacita os constituintes dos liquens de realizarem funções vitais, como fotossíntese, respiração e, em alguns casos, fixação de nitrogênio. (Rubén Lijteroff et al. Revista Internacional de contaminación ambiental, maio de Adaptado.) Nessa transformação do dióxido de enxofre em sulfatos e bissulfatos, o número de oxidação do elemento enxofre varia de para, portanto, sofre. As lacunas desse texto são, correta e respectivamente, preenchidas por: a) 4; 6 e redução. b) 4; 6 e oxidação. c) 2; 4 e redução. d) 2; 4 e oxidação. e) 2; 4 e oxidação. 3. (Unicid - Medicina ) O permanganato de potássio é altamente reativo e pode oxidar uma grande variedade de substâncias orgânicas e inorgânicas. Em um desses processos de oxidação, o KMnO 4 transforma-se em MnO 2. Devido a essa propriedade foi empregado ao 2 longo de muitos anos, no tratamento de água para remoção de ferro (Fe ) que precipita como hidróxido de ferro(iii). Uma das desvantagens desse tratamento é o risco de a água ficar com coloração rosa. Página 1 de 17

2 A equação não balanceada, escrita a seguir, representa a transformação do KMnO 4 em MnO 2(s). 2 Fe KMnO4 H2O Fe(OH) 3(s) MnO2(s) K H ( 2 a) Escreva a equação completa e balanceada da reação de eliminação de (Fe ) da água, descrita no texto. b) Indique um processo físico que pode ser utilizado para separar o KMnO 4 de uma água residual rosa. 4. (Uninove - Medicina ) O manganês (Mn) tem papel importante em todos os organismos animais e vegetais. No organismo humano, o manganês é um componente da enzima superóxido dismutase (SOD), responsável pela correta metabolização dos radicais livres nas mitocôndrias. A deficiência da SOD causa um aumento dos radicais livres. A química do manganês é notável por ser um elemento que apresenta 11 números de oxidação, alguns bastante incomuns. As figuras mostram as cores do manganês em função de seu número de oxidação. a) Com base nas informações do texto, indique uma função do manganês nos processos fisiológicos do organismo humano. b) Determine o número de oxidação do manganês nos exemplos de 1 a 5 mostrados na figura. 5. (Ita ) Considerando condições ambientes, assinale a opção ERRADA. a) Em solução aquosa, Br é classificado como base de Brönsted-Löwry e de Lewis. b) Em solução aquosa, NH 3 é classificada como base de Arrhenius, de Brönsted-Löwry e de Lewis. c) Quando adicionado à água, KH(s) forma uma solução aquosa básica. d) Quando LiC (s) é adicionado à água, a solução permanece neutra. e) Uma solução aquosa de CH3OH a essencialmente neutra. 0,10 mol L 1 pode ser considerada 6. (Unicamp ) Com a crescente crise mundial de dengue, as pesquisas pela busca tanto de vacinas quanto de repelentes de insetos têm se intensificado. Nesse contexto, os compostos I e II abaixo representados têm propriedades muito distintas: enquanto um deles tem caráter ácido e atrai os insetos, o outro tem caráter básico e não os atrai. Página 2 de 17

3 Baseado nessas informações, pode-se afirmar corretamente que o composto a) I não atrai os insetos e tem caráter básico. b) II atrai os insetos e tem caráter ácido. c) II não atrai os insetos e tem caráter básico. d) I não atrai os insetos e tem caráter ácido e básico. 7. (Fuvest ) Dispõe-se de 2 litros de uma solução aquosa de soda cáustica que apresenta ph 9. O volume de água, em litros, que deve ser adicionado a esses 2 litros para que a solução resultante apresente ph 8 é a) 2 b) 6 c) 10 d) 14 e) (Unicid - Medicina ) Procurando informações sobre o ácido salicílico, um grupo de estudantes encontrou os seguintes dados: Fórmula estrutural K a a 25 C 1, , (Arthur E. Martell e Robert M. Smith. Critical Stability Constants, 1976.) a) Utilize fórmulas e equações químicas para explicar o significado dos valores de K a anotados na tabela. b) Sabendo que a concentração de íons [H] em uma solução aquosa de ácido salicílico foi 3 determinada igual a 1 10 mol L, calcule o ph dessa solução, a 25 C. 9. (Unicamp ) A natureza fornece não apenas os insumos como também os subsídios necessários para transformá-los, de acordo com as necessidades do homem. Um exemplo disso é o couro de alguns peixes, utilizado para a fabricação de calçados e bolsas, que pode ser tingido com corantes naturais, como o extraído do crajiru, uma planta arbustiva que contém o pigmento natural mostrado nos equilíbrios apresentados a seguir. Esse pigmento tem a característica de mudar de cor de acordo com o ph. Em ph baixo, ele tem a coloração vermelha intensa, que passa a violeta à medida que o ph aumenta. Página 3 de 17

4 a) Complete o desenho no espaço abaixo, preenchendo os retângulos vazios com os símbolos H ou OH, de modo a contemplar os aspectos de equilíbrio ácido-base em meio aquoso, de acordo com as informações químicas contidas na figura acima. b) Dentre as espécies I, II e III, identifique aquela(s) presente(s) no pigmento com coloração violeta e justifique sua escolha em termos de equilíbrio químico. 10. (Fac. Albert Einstein - Medicina ) A lisozima é uma enzima presente nas lágrimas e nos mucos dos seres humanos. Ela apresenta uma função protetora muito importante, pois atua na hidrólise de carboidratos de alto peso molecular, destruindo a camada protetora da parede celular de muitas bactérias. A seguir são apresentados gráficos que relacionam a atividade da lisozima em função do ph e da temperatura. Considerando os gráficos, a condição em que a lisozima apresenta a maior atividade enzimática corresponde a a) solução aquosa de HC 0,05 mol L 1 e temperatura 70 C. 1 b) solução aquosa de NH4C 0,05 mol L e temperatura 37 C. 1 c) solução aquosa de H2SO4 0,05 mol L e temperatura 37 C. d) solução aquosa de NaOH 0,05 mol L 1 e temperatura 10 C. Página 4 de 17

5 11. (G1 - ifsp ) Em um laboratório de química, misturou-se 300 ml de uma solução de ácido sulfúrico 0,05 mol L com 200 ml de hidróxido de sódio 0,1mol / L. Desse modo, assinale a alternativa que apresenta a equação química que representa esta reação e qual o ph final da mistura, considerando a hidrólise total dos reagentes envolvidos. a) H2SO 4(aq) NaOH (aq) Na2SO4(aq) H2 O ( ), ph 7 b) H2SO 4(aq) 2NaOH (aq) Na2SO4(aq) 2H2 O ( ), ph 7 c) H2SO 4(aq) NaOH (aq) Na2SO4(aq) H2 O ( ), ph 7 d) H2SO 4(aq) 2NaOH (aq) Na2SO4(aq) 2H2 O ( ), ph 7 e) H2SO 4(aq) 2NaOH (aq) Na2SO4(aq) 2H2 O ( ), ph (Unicamp ) A tira tematiza a contribuição da atividade humana para a deterioração do meio ambiente. Do diálogo apresentado, pode-se depreender que os ursos já sabiam a) do aumento do ph dos mares e acabam de constatar o abaixamento do nível dos mares. b) da diminuição do ph dos mares e acabam de constatar o aumento do nível dos mares. c) do aumento do nível dos mares e acabam de constatar o abaixamento do ph dos mares. d) da diminuição do nível dos mares e acabam de constatar o aumento do ph dos mares. Página 5 de 17

6 13. (Uscs - Medicina ) A tabela apresenta o ph de amostras de fluidos biológicos a 25 C. Amostra 1 Saliva 6,4 2 Plasma sanguíneo 7,4 3 Urina 5,0 4 Suco gástrico 3,0 5 Suco pancreático 8,0 ( ph a 25 C a) Distribua as amostras de 1 a 5 na escala de ph abaixo. b) Calcule a concentração de íons H3 O, elevada. em mol L, na amostra que possui a acidez mais 14. (Ita ) Considere a reação descrita pela seguinte equação química: H 2(g, 1bar) 2AgBr(s) 2H (aq) 2Br (aq) 2Ag(s). Sendo X o potencial padrão (E ) da reação, o ph da solução a 25 C quando o potencial da reação (E) for Y será dada por a) (X Y) 0,059. b) (Y X) 0,059. c) (X Y) 0,118. d) (Y X) 0,118. e) 2(X Y) 0, (Fac. Santa Marcelina - Medicina ) A tabela apresenta os valores da concentração de íons H, em mol L, medidos a 25 C, de um grupo de produtos. Produto [H ] Refrigerante 3 10 Alvejante caseiro 12,5 10 Vinho 3,5 10 Leite de magnésia Cerveja 4,5 10 Página 6 de 17

7 a) Na tabela reproduzida abaixo, complete o valor medido de ph a 25 C. Produto [H ] ph Refrigerante 3 10 Alvejante caseiro 12,5 10 Vinho 3,5 10 Leite de magnésia Cerveja 4,5 10 b) Determine a concentração de íons hidroxila, [OH ], em mol L, no leite de magnésia, apresentando os cálculos. Apresente um produto da tabela com propriedades para neutralizar o ph do leite de magnésia. 16. (Unesp ) Os gráficos ilustram a atividade catalítica de enzimas em função da temperatura e do ph. A pepsina é uma enzima presente no suco gástrico, que catalisa a hidrólise de proteínas, como a albumina, constituinte da clara do ovo. Em um experimento foram utilizados cinco tubos de ensaio contendo quantidades iguais de clara de ovo cozida e quantidades iguais de pepsina. A esses tubos, mantidos em diferentes temperaturas, foram acrescentados iguais volumes de diferentes soluções aquosas. Assinale a alternativa que indica corretamente qual tubo de ensaio teve a albumina transformada mais rapidamente. a) Página 7 de 17

8 b) c) d) e) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Para responder à(s) quest(ões) seguintes considere o texto abaixo. REGISTROS DE UM MAR LETAL Uma análise química de rochas calcárias coletadas nos Emirados Árabes é o indício mais contundente até agora de que o pior evento de extinção em massa da Terra pode ter sido causado pela acidificação dos oceanos o mesmo processo que o excesso de gás carbônico produzido pela humanidade provoca nos mares. O evento aconteceu há 250 milhões de anos, quando 90% das espécies biológicas foram extintas, especialmente as de vida marinha. Uma equipe internacional de geólogos analisou o conteúdo de isótopos de boro e de outros elementos de rochas que se formaram a partir da precipitação de carbonato de cálcio no fundo do mar durante o evento de extinção. A análise concluiu que, durante um período de 5 mil anos, a água do mar chegou a ficar 10 vezes mais ácida devido ao gás carbônico dissolvido, devido a um evento de vulcanismo nos continentes da época. A acidez é letal para diversas criaturas marinhas, pois dificulta a absorção de cálcio. (Adaptado de: Revista Pesquisa FAPESP, n. 232, p. 15) 17. (Puccamp ) Para responder a esta questão, utilize o texto. a) A água do mar, atualmente, possui ph 8. Segundo o texto, ao ficar dez vezes mais ácida devido ao gás carbônico dissolvido, qual a concentração de íons H a que a água do mar chegou? E qual era o valor do ph? Demonstre seus cálculos. b) A formação do carbonato de cálcio sólido está representada a seguir. 2 2 Ca (aq) CO 3 (aq) CaCO 3 (s) 4 Sabendo que a solubilidade do CaCO3 1,3 10 g 100 m de água, a 18 C, e que a 2 concentração de íons Ca (aq), na água do mar, é de 0,4g, calcule a massa de CaCO 3(s) que pode ser obtida a partir de de água do mar, nessa temperatura. Página 8 de 17

9 Gabarito: Resposta da questão 1: a) Não ocorre oxirredução, pois não há variação de Nox. 2 2 Cr2O 7 (aq) H2 O( ) 2 CrO4 (aq) 2 H (aq) Reagentes (direta): 2 2 Cr2O 7 : Cr Cr O O O O O O O H2O : H H O 112 Produtos (direta): 2 2 CrO 4 : Cr O O O O H : 1 b) A adição de HC (aq) a essa solução desloca o equilíbrio para a esquerda, consequentemente, a cor predominante será o laranja. laranja amarelo 2 2 Cr2O7 (aq) H2 O( ) 2 CrO4 (aq) 2H (aq) deslocamento para a esquerda aumenta a concentração Resposta da questão 2: [B] Nessa transformação do dióxido de enxofre em sulfatos e bissulfatos, o número de oxidação do elemento enxofre varia de 4 para 6, portanto, sofre oxidação. 2 SO2 SO4 HSO4 2 S O O ( S O O O O) (H S O O O O) x x x8 2 x7 1 x 6 x S S 2e (oxidação) Resposta da questão 3: 2 a) 3Fe KMnO4 7H2O 3Fe(OH) 3(s) MnO2(s) K 5H b) Após sua oxidação e ser convertido em MnO 2 sólido, o método mais utilizado para remover esse sólido é a filtração. Resposta da questão 4: a) Uma função do manganês nos processos fisiológicos do organismo humano é ser antioxidante. b) Exemplo 1: 2. MnSO 4.7H2O 2 2 zero Exemplo 2: 3. Página 9 de 17

10 4 2 [Mn(SO ) ] Mn SO SO ( ) Exemplo 3: 4. MnO2 Mn O O Exemplo 4: +6 K2MnO4 K K Mn O O O O Exemplo 5: 7. KMnO4 K Mn O O O O Resposta da questão 5: [A] [A] Errada. O ácido HBr é um hidrácido forte, consequentemente o ânion brometo permanece ionização do hidrácido forte ionizado na presença de água: HBr H2O H3O Br. [B] Correta. Em solução aquosa, NH 3 é classificada como base de Arrhenius, de Brönsted- Löwry e de Lewis: NH3 H2O NH4OH NH4 OH Base de Arrhenius NH3 H2O NH4 H3O Base Ácido Ácido Base de de de de Brönsted Brönsted Brönsted Brönsted Lowry Lowry Lowry Lowry NH3 H NH4 Base Ácido de de Lewis Lewis [C] Correta. Quando adicionado à água, KH(s) forma uma solução aquosa básica. 2 2 solução básica 2KH 2H O 2K 2OH H [D] Correta. Quando LiC (s) é adicionado à água, a solução permanece neutra. Li C H2O Li OH H C Li C H2O Li OH H C H2O OH H solução neutra Página 10 de 17

11 [E] Correta. Uma solução aquosa de CH3OH a 0,10 mol L 1 pode ser considerada essencialmente neutra, pois a constante de ionização do metanol é muito pequena. ioniza muito pouco 3 3 CH OH H CH O Resposta da questão 6: [C] Resposta da questão 7: [E] 9 ph 9 [H ] 10 mol / L 14 [H ] [OH ] 10 (25C; 1 atm) [OH ] 10 5 [OH ] 10 mol / L 8 ph 8 [H ] 10 mol / L 14 [H ] [OH ] 10 (25 C; 1 atm) [OH ] 10 6 [OH ] 10 mol / L Μ V Μ' V ' (diluição) mol / L 2 L 10 mol / L (2 L V adicionado ) Vadicionado 18 L Resposta da questão 8: a) O primeiro K a da tabela trata-se da ionização do grupo carboxila, pois é um valor muito maior que o segundo, que é referente à ionização do grupo fenólico. [C6H5OCOO ] [H ] primeiro Ka [C6H5OCOOH] [C6H4OCOOH ] [H ] segundo Ka [C6H5OCOOH] b) Teremos: Página 11 de 17

12 ph log[h ] ph log 10 ph 3,0 3 Resposta da questão 9: a) A partir da análise do esquema reacional fornecido, vem: Conclusão: b) A coloração passa a violeta à medida que o ph aumenta, ou seja, em que a concentração de cátions H diminui, o que implica num meio básico (OH ). De acordo com o esquema fornecido o ph diminui com a formação da espécie II, logo é maior na espécie I e também aumenta com a formação da espécie III. Conclusão: a espécie I e III estão presentes no pigmento com coloração violeta. Resposta da questão 10: Página 12 de 17

13 [B] Analisando os gráficos, vem: A partir da análise das alternativas que apresentam a temperatura de 37 C, vem: 1 [B] solução aquosa de NH4C 0,05 mol L e temperatura 37 C. 1 [C] solução aquosa de H2SO4 0,05 mol L e temperatura 37 C. Teremos: meio ácido NH C H O H C NH H O NH C H C NH [H ] 0,05 mol / L ph log[h ] 2 ph log(5 10 ) ph 2 log5 Observação teórica: log5 0, ,7. ph 2 0,7 1,3 Conclusão: ph 2. [H SO ] 0,05 mol / L α 2 4 H2SO4 αh 2SO ácido forte 61 % 0,61 (supondo-se a primeira ionização) [H ] [H SO ] [H ] 0,61 0,05 0,0305 mol / L H SO 2H SO 2 0,0305 mol / L 0,061 mol/l 0,06 mol/l 1 [H ] 0,6 mol / L 6 10 mol / L 1 ph log(6 10 ) ph 1log6 Observação teórica: log6 0,778 0,8. Página 13 de 17

14 ph 1 0,8 0,2 Conclusão: ph 1. A solução de NH4C apresenta ph maior do que a solução de H2SO 4, consequentemente também apresenta maior atividade enzimática. Resposta da questão 11: [E] H2SO 4(aq) 2NaOH(aq) Na2SO4(aq) 2H2 O( ) 300mL 200mL 0,05mol / L 0,1 mol / L n 0,015mol n = 0,02 mol (reagente limitante) irá sobrar 0,005 mol de H2SO 4. Portanto, o meio estará ácido ph 7. Resposta da questão 12: [C] Do diálogo apresentado, pode-se depreender que os ursos já sabiam: Global warming: aquecimento global. Fossil fuels: combustíveis fósseis. Rising seas: elevação dos mares. Acid levels: níveis de ácido e acabam de constatar a elevação da concentração de cátions H, ou seja, do abaixamento do ph dos mares. Resposta da questão 13: a) Distribuição das amostras de 1 a 5 na escala de ph: b) Cálculo da concentração de íons H3 O : ph 3 (amostra de maior acidez) ph log[h ] 3 log[h ] 3 [H ] 10 mol L [H O ] [H ] 10 mol L 0,001mol L [H O ] 10 mol L ou [H O ] 0,001mol L Página 14 de 17

15 Resposta da questão 14: [D] De acordo com a equação de Nernst: o 0,059 E E logq n Na qual: E potencial de redução (25 C; solução de qualquer concentração molar). o E potencial de redução (25 C; solução de concentração 1 molar ou 1mol L). 0,059 valor constante a 25 C,, se a temperatura mudar este valor sofrerá alteração. n número de mols de elétrons transferidos durante o processo eletroquímico. Q quociente entre concentrações que sofrem alteração durante o funcionamento da pilha. Então, H (g, 1bar) 2AgBr(s) 2H (aq) 2Br (aq) 2Ag(s) 2 a pressão parcial é utilizada na equação de Nernst as concentrações são utilizadas na equação de Nernst n 2 mols de e 2 2 [H ] [Br ] Q ph 2 ph2 1 atm (1 bar) 2 2 Q [H ] [Br ] 2 2 [H ] [Br ] Q [H ] [[H ] [H ] E Y o E X 0, ,059 Y X log[h ] Y X 4log[H ] 2 2 Y X 0,059 2( log[h ]) log[h ] ph Y X 0,059 2pH Y X ph 0,059 2 Y X ph 0,11 8 Resposta da questão 15: a) Tabela preenchida: Página 15 de 17

16 Produto [H ] Refrigerante 3 10 ph log[h ] log Alvejante caseiro 12, ,5 ph log[h ] log10 12,5 Vinho 3,5 10 ph log[h ] log10 3,5 3,5 Leite de magnésia ph log[h ] log10 10 Cerveja 4,5 10 ph log[h ] log10 4,5 4,5 ph 10 b) No leite de magnésia [H ] 10. Então: 14 [H ] [OH ] [OH ] 10 4 [OH ] 10 mol/ L Os produtos da tabela com propriedades ácidas (ph 7) para neutralizar o ph do leite de magnésia são o vinho (ph 3,5) e a cerveja (ph 4,5). Resposta da questão 16: [C] A partir da análise dos gráficos, vem: ph log[h ] 2 log[h ] 2 [H ] 10 mol / L 2 [HC ] 10 mol / L Conclusão: a albumina é transformada mais rapidamente a 2 HC 10 mol / L. 40 C e solução de Página 16 de 17

17 Resposta da questão 17: a) Teremos: ph 8pH log H tem se que [H ] 10 8 Como a relação é logarítmica, um aumento de uma unidade aumenta o ph em 10 vezes, assim, ao se aumentar 10 vezes a acidez da água, teremos: 8 7 [H ] , portanto o ph = 7. b) Teremos: 100mL de água L (10 ml) x 1,3g de CaCO 3 4 1,3 10 g x Se: 1L de água 1000L 0,4g de íons Ca y y 400g de íons Ca 10 mols de íons Ca 2 10mols Ca 10 mols de CaCO3 1 mol de CaCO3 100g 10 mols z z 1000g de CaCO3 Teremos que 1,3g de CaCO 3 é solúvel e estão presentes na solução, 1000g, portanto, a massa obtida será: ,3 998,7g. Página 17 de 17