Gabarito: Química Frente IV Físico-Química Prof. Thiago Costa (Tchê) GABARITO Lista 3 Equilíbrio Químico Equilíbrio Iônico I

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1 Química Frente IV Físico-Química Prof. Thiago Costa (Tchê) GABARITO Lista Equilíbrio Químico Equilíbrio Iônico I Gabarito: 1: [D] I. Incorreta. Nessas amostras, não se verifica correlação entre a concentração de nitrato e a de oxigênio, o p diminui e as concentrações oscilam: p Concentração de nitrato (mg/l) Concentração de oxigênio (mg/l) Ponto A (novembro) 9,8 0,14 6,5 Ponto B (novembro) 9,1 0,15 5,8 Ponto A (maio) 7, 7,71 5,6 Ponto B (maio) 7,4,95 5,7 II. Correta. As amostras de água coletadas em novembro devem ter menos CO dissolvido do que aquelas coletadas em maio, pois o p em maio é menor, ou seja, a concentração de íons + devido a presença do gás carbônico é maior. p Concentração de nitrato (mg/l) Ponto B (novembro) 9,1 0,15 Ponto A (maio) 7, 7,71 III. Correta. Se as coletas tivessem sido feitas à noite, o p das quatro amostras de água seria mais baixo do que o observado, pois a concentração de gás carbônico é maior neste período. : = 09. [01] Correta. A reação será: C O O C [0] Incorreta. A fórmula do ácido clorídrico é C. [04] Incorreta. O vinagre também é um ácido, para que ocorra a neutralização é necessário o uso de uma base. [08] Correta. A reação entre o bicarbonato de sódio e o ácido clorídrico forma um sal, água e o dióxido de carbono. C NaCO NaC O CO [16] Incorreta. Ao se misturar 40 L de ácido a concentração de íons hidrogênio no meio irá aumentar, diminuindo assim o valor do p no córrego. [] Incorreta. O ácido clorídrico por ser polar é solúvel em água.(semelhante dissolve semelhante). : [B] Os catalisadores diminuem a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, diminuem a energia de ativação da reação no sentido dos reagentes (criando um caminho alternativo para a reação) e não interferem no equilíbrio reacional, ou seja, não deslocam o equilíbrio químico. 4: [D] E E α [E] (0,0) 0,01 Kionização Kionização (1 α) (1,00 0,0) 4 4, Kionização Kionização ,80 [ ] α [E] [ ] 0,0 0,01,0 10 p log(,0 10 ) p log 0, p,7 5: [A] A partir da análise do equilíbrio, vem: 5 1 Ka 1,8 10 ; [CCOO],0 10 mo L CCOO CCOO 1, início (mo L ) 1 y y y durante (mo L ) (,0 10 y) y y equilíbrio (mo 1 L ),010 [ ][CCOO ] 5 yy Ka 1,8 10 [C COO],0 10 y 5 1,8 10, y [ ] , [ ] 6,0 10 0,00060 mo L 6: [D] Para o ácido acético: [C COO] 0,10 mol / L Grau de ionização α CCOO CCOO [CCOO] [ ] 0,10 mol / L [ ] (grau de ionização) [CCOO] [ ] 0,10α Para o ácido clorídrico: [C ] 0,10 mol / L Grau de ionização 10 α C C [C ] [ ] 0,10 mol / L [ ] (grau de ionização) [C ] [ ] 10 α 0,10 [ ] 10α 0,10 10α α 0,01 Então para o ácido acético, [ ] 0,10 α [ ] 0,10 0,01 0,001 [ ] 10 p log10 p 7: [A] 7 1. O; [ ] 10 mol / L; p 7. CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico 1

2 1. NaO; 0,001mo L ; [O ] 10 mol / L 14 [ ] [O ] [ ] [ ] 10 mol / L; p NaO; 0,01mo L ; [O ] 10 mol / L 14 [ ] [O ] [ ] [ ] 10 mol / L; p C ; 0,1mo / L; [ ] 10 mol / L; p C ; 1 mo / L; [ ] 10 mol / L; p 0. 8: [B] p 1 po [O ] 10 mol / L 9: [C] p po [O ] 1,0 10 moll C C 1 [ ] [C ] 1,0 10 moll 10: = 07. [01] Se o leite proveniente de diversas fontes tem o p médio de 6,7 a 0 C, então 500 ml desse leite contém, aproximadamente, mols de íons +. 0, log 0, 10 6,7 7 0, [ ] 10 mol / L mol / L 7 [ ] 10 mol / L 1000 ml 500 ml n 7 n 110 mol 7 10 mol [0] Sabendo que a concentração dos íons O em uma amostra de suco de laranja é igual a p desse suco é. 11 [O ] 10 mol / L po 11 p mol/litro, o 5 [04] Considerando que Kb para o N4O é igual a 1 10, uma solução de N4C com concentração 0,1 mol/litro, totalmente dissociado, apresenta p próximo a 5. N4 C O N4 N C N O 14 [ ][N ] K w [ ][N ] 10 9 Kh K h 10 5 [N 4 ] Kb [N 4 ] 10 [N 4 ] 0,1 mol / L [ ][N ] [ ][N ] 10 [ ] [N ] 0, [ ][ ] 10 [ ] 10 mol / L p 5 [08] Uma solução de de concentração igual a mol/litro, com grau de ionização de 80 %, possui p = - log,. SO4 [ ] α [SO 4] [ ] 0, ,6 10 mol / L log[ ] log(, 10 ) p log, [16] A soma de p e po é igual a 14 a 5 C e 1 atm. 11: [C] No caso da água sanitária: NaC O Na C O O Na C O O O C O meio ácido básico fraco No caso da soda cáustica: O NaO(s) NaO(aq) NaO(aq) Na (aq) O (aq) meio básico O C O Em meio básico o valor do p é maior. 1: [B] C O(aq) O( ) O (aq) C (aq) pka logka 7,5 [O ][C ] [C ] Ka K a [O ] 10 [C O] [C O] O ácido hipocloroso possui um potencial de desinfecção cerca de 80 vezes superior ao ânion hipoclorito, então: [C ] 1 [C O] 80[C ] [C O] 80 Aplicando -log, vem: [C ] logka log [ O ] [C O] [C ] logka logo log [C O] pka p [C ] pka p log [C O] CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico

3 1 1 7,5 p log 7,5 p log ,5p 10 0,015 0,015 1, ,5p p 7,5 p 7,5 5,5 5 1: [C] Numa diluição, adiciona-se certo volume de solvente (no caso água) para que a concentração da solução diminua. Em diluições, sabe-se que a diminuição da concentração é inversamente proporcional ao aumento de volume. O exercício afirma que houve uma diluição da solução de C e que o volume passou de 50 ml para 1000 ml, ou seja, aumentou 0 vezes. Dessa forma, podemos concluir que a concentração da solução inicial diminuiu 0 vezes. Portanto: [C ] INICIAL 10 [C ] FINAL 1 10 mol / L 0 0 A solução é de um ácido forte, que ioniza 100%. Assim, podemos afirmar que a concentração de + vale 1 10 mol / L. Cálculo de p; p log110,0 14: [A] Líquido p Água da chuva 5,7 Água do mar 8,0 Café 5,0 Leite 6,5 Sangue humano 7,4 Suco de maçã 4 log, Quanto menor o valor do p, mais ácida será a solução. Conclusão: a água da chuva é mais ácida do que a água do mar, e o leite é menos ácido do que o café. 15: a) Cálculo do número de mols de C : 10 ml de uma solução de C 0,10 mol.l ml 0,10 mol 10 ml nc nc 0,001 mol Cálculo do número de mols de NaO: 90 ml de solução de NaO 0,010 mol.l ml 0,010 mol 10 ml nc nc 0,0009 mol Reação de neutralização: b) C NaO O NaC 1 mol 1 mol 0,001 mol 0,0009 mol excesso de 0,0001 mol Tem-se um excesso de 0,0001 mol de C ( ) num volume de 100 ml (0,1 L) de solução (10 ml + 90 ml), então: n 0,0001 [ ] 0, V 0,1 [ ] 10 p Faixa de p Cor observada 1,0 a,0 p = : cor vermelha 16: [D] 50 ml (0,5 L) de solução de Ba(O) [Ba(O) ] 0,1 mol / L nba(o) 0,1 0,5 0,05 mol n 0,05 0,05 mol O 150 ml (0,15 L) de solução de NO [NO ] 0, mol / L nno 0, 0,15 0,0 mol n 0,0 mol 100 ml (0,1 L) de solução de C [C ] 0,18 mol / L nc 0,1 0,18 0,018 mol n 0,018 mol Vtotal 0,5 L 0,15 L 0,10 L 0,5 L n 0,018 0,0 0,048 mol (total) n 0,050 mol (está em excesso) O n (excesso) 0,050 0,048 0,00 mol O n 0,00 mol [O ] 4 10 mol / L V 0,5 L po log(4 10 ) log 4 p 14 po p 14 ( log 4) 11log 4. Conclusão: O p está entre 11 e 1. 17: [E] A concentração inicial da base é 1 mol/l, que foi diluída 100 vezes. Como a concentração é inversamente proporcional ao volume, concluímos que, se o volume aumentou 100 vezes, a concentração diminuirá 100 vezes. C INICIAL V INICIAL = C FINAL VFINAL 10,001 = CFINAL 0,1 - C FINAL = 0,01 mol/l = 110 mol/l A dissociação de uma base forte é 100%. Assim: + - NaO (s) Na (aq) + O (aq) mol/l 110 mol/l 110 mol/l Agora vamos calcular a concentração de + CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico

4 = [ ] [O ] 110 = [ ] [ ] = 110 mol/l Finalmente calcularemos p: -1 p = - log(110 ) = 1,0 p = 1. 18: [A] I. Correta. A amostra pode ser composta de água pura ou por uma solução neutra. A 60 ºC, simplificadamente, teremos: O O O O 1 K W [O ] [O ] 10 p po p po 1 p po 1 p 6,5 (solução neutra) II. Correta. A concentração molar de O é igual à concentração de O. 1 Numa solução neutra [O ] [O ] 10 mol / L. III. Incorreta. O p da amostra varia com a temperatura, pois a 5 ºC o valor de K W (10-14 ) é diferente daquele comparado a 60 ºC (10-1 ). IV. Correta. A constante de ionização da amostra depende da temperatura. V. Incorreta. Teremos: CO CO (início) 0,1 mol / L 0 0 (durante) x x x (equilíbrio) 0,1 x x x ( 0,1) [ ] [CO ] Ka [CO ] 7 x 4 1,0 10 x 1,0 10 0,1 4 [ ] 1,0 10 mol / L p 4 p 4 p 6,5 19: [C] Para o ácido nítrico (ácido forte), teremos: p ,01 mol / L Para o ácido metanoico, teremos: K i : constante de ionização do ácido metanoico : grau de ionização do ácido metanoico [COO] : Concentração molar do ácido me tan oico K i [COO] [ ] [COO] [ ] [COO] [ ] K i [COO] [ ] K i [COO] [COO] [ ] K i [COO] [ ] K i [COO] 4 1,0.10 1,0 10 [COO] 1,0.10 1,0 10 [COO] [COO] 1,0 [COO] 1,0 mol / L 0: = 18. Quanto maior a concentração de íons presentes na solução, menor o valor numérico do p dessa solução. A concentração de íons em uma solução aquosa de p 6 é de 6 10 mol litro : p log[ ] 6 6 log[ ] 6 log[ ] [ ] 10 mol / L Quando a concentração de íons pinicial log[ ] dobra, teremos: pfinal log([ ]) p final (log log[ ]) pfinal log[ ] log pinicial log pinicial Uma solução aquosa, cujo único soluto é o CCOO (ácido fraco), possui p abaixo de 7 devido aos + íons que tal soluto libera. O valor numérico do p de uma solução de C em água é menor do que o de uma solução de CO em água com a mesma concentração molar, pois o C é um ácido mais forte do que o CO. 1: [D] m 7 10 g nca(o) 0,5 10 mol M 1 74 g.mol n 0,5 10 [Ca(O) ],0 10 mol / L V 0,50 [Ca(O) ] [O ] 4,0 10 mol / L po log(4,0 10 ) po log 4,0 p 14 ( log 4,0) 11 0,6 p 11,6 : [D] Solução A = C5O (0,10 mol/l) : O etanol apresenta caráter neutro, o p da solução será igual a 7. Solução B = CCOO (0,10 mol/l) : O ácido etanoico ou acético é fraco, o p da solução será menor que 7. Solução C = C (0,10 mol/l) : O ácido clorídrico é forte, o p da solução será maior que 7. CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico 4

5 Solução D = NaO (0,10 mol/l) : O hidróxido de sódio é uma base forte, o p do meio será maior que 7. Solução E = N (0,10 mol/l) : A amônia reage com a água, formando solução de hidróxido de amônio, que é fraco; o p do meio será maior que 7. A ordem crescente será dada por: C, B, A, E, D. : Cálculo da concentração de NaO: m 0,1 M 40 [NaO],5 10 mol / L V 1 [O - ] = [NaO] - 0,100 [O ] = 0,0050 mol / L 40,0-1 po log[o ] = -log0,0050 = log log 400 0,0050 po log,60 p po 14 p 11, 40 [ ][C75O ] Expressão da constante de equilíbrio: Ka [C O ] 7 6 Sabemos que a concentração de pode ser dada pelo produto do grau de ionização pela molaridade (concentração molar): [ ] Molaridade 4 [ ] 0,07 0,01 M 710 M 6: =. Caso o químico desejasse corrigir o p da piscina para torná-lo ácido, após cada uma das medidas, ele faria a correção em aproximadamente 5, % dos dias. 4: a) Para o ácido clorídrico (ácido forte), vem: C C 4, 10 4, 10 4, 10 Concentração de íons (hidrogênio e cloreto) = 4, , 10 - = 8, Para o ácido acético (ácido fraco), vem: C COO C COO Molaridade 4, 10 4, 10 Concentração de íons (hidrogênio e acetato) = 4, , 10 - = 8, As duas concentrações molares (molaridades) eram iguais, pois, ao mergulhar, nas soluções, os eletrodos de um aparelho para medir a condutibilidade elétrica, a intensidade da luz da lâmpada do aparelho era a mesma para as duas soluções. Nas duas soluções a concentração de cátions + era a mesma (4, x 10 - mol/l), pois ao adicionar a mesma quantidade de indicador universal para ácidos e bases a amostras de mesmo volume das duas soluções, a coloração final observada era a mesma. b) Para o ácido acético, teremos: C COO C COO 1 M 0 0 (início) Gasta Forma Forma 4, 10 M 4, 10 M 4, 10 M (durante) (1 4, 10 ) M 4, 10 M 4, 10 M (equilíbrio) 1,0 M Devemos desconsiderar 4, Então: K A [ ] [C COO ] [C COO] (4, 10 ) (4, 10 ) 5 K 1, M A (1,0) 5: A equação de ionização do ácido benzoico pode ser representada por: 0 dias 100% 16 dias p p 5, % De acordo com a tabela, vem: p = 4; frequência = 6 p = 5; frequência = 4 p = 6; frequência = 4 p = 7; frequência = p = 8; frequência = 8 p = 9; frequência = 6 Então,4,4,4,4,4,4,5,5,5,5,6,6,6,6,7,7,8,8,8,8,8,8,8,8,9,9,9,9,9,9 (0 valores) A metade é 15: 4,4,4,4,4,4,5,5,5,5,6,6,6,6,7 e 7,8,8,8,8,8,8,8,8,9,9,9,9,9,9. Conclusão: o valor da mediana do p é 7. O valor médio do p, ao longo dos 0 dias, é aproximadamente 6, pvalor médio pvalor médio 6,67 Caso o químico desejasse corrigir o p para deixá-lo neutro, após cada uma das medidas, ele gastaria uma quantidade em mols igual de ácido e de base ao longo do mês. 0 CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico 5

6 n(ko) = 0,1 mol Cl + KO O + KCl 1 mol 1mol 0,10 mol 0,10 mol De acordo com o gráfico, vem: 14 dias: p ácido 14 dias: p básico Ao longo dos 0 dias, a concentração de íons 9 4 variou aproximadamente de 10 a 10 mol / L. na piscina Neste caso teremos neutralização e o p será, praticamente, equivalente ao da neutralidade, ou seja, haverá diminuição do p em relação à solução inicial que era básica. Frasco 4: 100 ml de solução aquosa de NO de concentração 1, mol/l. [ + ] inicial = 0,1 mol/l 1 L 1, mol 0,1 L n(no ) n(no ) = 0,1 mol n( + ; na solução de NO ) 0,1 mol n( + ; na solução de Cl) = 0,1 mol n( + total) (0,1 + 0,10) 0, mol [ + ] 0, 0,11 mol / L 0, [ + ] inicial = 0,1 mol/l [ + ] final = 0,11 mol/l A concentração de + na solução final será menor do que na inicial. Logo, o p da solução final será maior do que o da solução inicial. 8: [B] p = 5 [ + ] = 10-5 M Então, CN CN p log[ ] 9 p 9 [ ] 10 mol / L 4 p 4 [ ] 10 mol / L 7: [E] A cada um desses frascos, adicionaram-se, em experimentos distintos, 100 ml de uma solução aquosa de Cl de concentração 1,0 mol/l: 1 L 1 mol 0,1 L n(cl) n(cl) = 0,10 mol Frasco 1: 100 ml de O(l). Número de mols de + = 0,10 mol Volume final = 100 ml ml = 00 ml = 0, L [ + ] inicial = 10-7 [ + ] final = 0,1 0,5 mol / L 0, [ + ] aumentou, logo o p diminuiu. Frasco : 100 ml de solução aquosa de ácido acético de concentração 0,5 mol/l. Como o ácido acético é fraco, o número de mols de + liberado é pequeno, mas somado ao inicial, teremos: [ + ] final > [ + ] inicial, logo, o p final será menor do que o inicial. Frasco : 100 ml de solução aquosa de KO de concentração 1,0 mol/l. 1 L 1,0 mol 0,1 L n(ko) 5 5 [CN] KIONIZAÇÃO [ ][CN ] x 10 5 x 10 [CN] [CN] 0, M [CN] 1 mol CN 7 g 0, mol CN m m 5,4 g de CN 5,4 g / L 9: [E] Primeira solução: 4,0 g 1 40 g.mol [NaO] 0,001 mol.ml 1 x 10 mol.l 100 ml Segunda solução: 4,0 g 1 56 g.mol [KO] 0,0007 mol.ml 7 x 10 mol.l 100 ml [NaO] > [KO]. A primeira solução é mais básica do que a segunda. Cálculo do número de mols de Cl necessário para neutralizar a primeira solução: NaO + Cl O + NaCl 0,1 M 0,1 M CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico 6

7 Pelos dados ([Cl] =,0 mol.l -1 e V = 50 ml = 0,05 L): [Cl] = n Cl V ncl =,0 x 0,05 = 0,1 mol Cálculo do número de mols de Cl necessário para neutralizar a segunda solução: KO + Cl O + KCl 0,07 M 0,07 M Pelos dados ([Cl] =,0 mol.l -1 e V = 50 ml = 0,05 L): [Cl] = n Cl V ncl =,0 x 0,05 = 0,1 mol A segunda solução requer 0,7 mol de Cl, logo não obedece a afirmação do item II. Como só existe uma base na primeira solução, seu p será máximo, igual a 14, ou seja a concentração hidrogeniônica será mínima (10-14 ; a 5 o C). 0: [D] As informações da tabela permitem concluir que essa água é um pouco alcalina (p >7): p a 5 C 7,54 1: De acordo com o gráfico para 70 μ mho/cm teremos V a = 10 cm. Neutralização V a = 5 cm (~ 0 μ mho/cm, no gráfico) C av a = C bv b 5 x C a = 0,015 x 40 C a = 0,1 M + (10 5) + C = x 0,1 x C = 0,0 M (40 10) Sabendo que p = log [ + ], teremos: p = log 0,0 p = log.10 - p = (log log10) p = (0,0 ) = 1,7 Logo, p = 1,7. : [A] A + + A - K = [ + ][A - ]/[A], o ácido é fraco, então: K a = [ + ][A - ] Como o ácido é fraco: [A - ] < [A]. Como a proporção de + para A - é de 1:1, então: [ + ] = [A - ]. O + + O - ; K W = [ + ][O - ] A + + A - ; K a = [ + ][A - ] (ácido fraco) Como K W < K a, [ + ][O - ] < [ + ][A - ] [O - ] < [A - ]. : [D] 4: Solução inicial p = 8 [ + ] = 10 8 mol/l n 0. de mols de + em 100 L = 10 6 mol Solução final p = 6 [ + ] = 10 6 mol/l n 0. de mols de + em 100 L = 10 4 mol. Solução a ser adicionada: Cl; 1M [ + ] = 1 mol/l n 0. de mols de + adicionado: V A 1 mol/l Balanço do n 0. de mols de + : (n 0. de mols de + presentes na solução inicial) + (n 0. de mols de + adicionados) - (n 0. de mols de + neutralizados pelos íons O presentes na solução inicial) = (n 0. de mols de + presentes na solução final) (10 6 mols de + presentes na solução inicial) + (1M V A) - (10 4 mols de + neutralizados pelos íons O presentes na solução inicial) = (10 4 mols de + presentes na solução final). V A = = = = L 0, ml 5: [B] I. Afirmativa correta: o sistema é ácido, pois o suco de limão tem ácido cítrico. II. Afirmativa incorreta: o p do sistema é menor do que 7, pois o meio é ácido. III. Afirmativa correta: no sistema, a concentração dos íons + é maior que a dos íons O. 6: [E] 7: [A] 8: [C] Para sabermos a concentração molar dos íons O - devemos descobrir o número de mols da base. 1 mol KO 56 g n KO 1,1 g n KO = 0,0 mol Como temos 0,0 mol da base em L de solução, vem: 0,0 1 1 [KO] 0, 01 mol.l 10 mol.l 10 M KO K + + O 10 - M 10 - M 10 - M [O ] = 10 - M po = log[o ] = log 10 - = Como p + po = 14, teremos: p + = 14 p = 1 9: [A] 40: [B] 41: [D] 4: [B] 4: [B] 44: [E] CASD Vestibulares Química Equilíbrio Químico 7

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