8ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS Equilíbrio de Solubilidade

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1 Pg. 1/6 1 a Questão De acordo com as equações abaixo, a 25 ºC, faça o que se pede. BaF 2 (s) Ba 2+ (aq) + 2F - (aq) K ps (BaF 2 ) = 1,7 x 10-6 BaSO 4 (s) Ba 2+ (aq) + SO 2-4 (aq) K ps (BaSO 4 ) = 1,0 x a) Calcule as solubilidades dos sais fluoreto de bário, BaF 2, e sulfato de bário, BaSO 4. b) Diga qual é o sal que precipita primeiro, justificando sua resposta através dos cálculos das solubilidades. c) Considere agora uma mistura preparada, a 25 C, pela adição de 500 ml de solução aquosa 0,40 mol L -1 de fluoreto de sódio, NaF, e de 500 ml de solução aquosa 0,40 mol L -1 de sulfato de sódio, Na 2 SO 4. Lentamente adiciona-se à solução resultante, cloreto de bário, BaCl 2, que é um sólido muito solúvel em água. No processo, verifica-se a formação de precipitado, BaSO 4. Quais são as concentrações dos íons Na +, F - 2-, SO 4 e Ba 2+, presentes em solução, quando precipitar o primeiro sal? d) Explique o efeito do íon comum no processo de precipitação seletiva do primeiro sal. Considere que o NaF e o Na 2 SO 4 são completamente solúveis nestas condições. a) S (BaF 2 ) = 7,5 x 10-3 mol L -1 ; S (BaSO 4 ) = 1,0 x 10-5 mol L -1 b) O sal que precipita primeiro é o que tem o menor valor de solubilidade. Logo, será o BaSO 4. c) [Na + ] = 0,60 mol L -1 ; [F - ] = 0,20 mol L -1 ; [SO 2-4 ] = 0,20 mol L -1 ; [Ba 2+ ] = 5,0 x mol L -1 d) Na medida em que se acrescenta o íon Ba 2+, o equilíbrio se desloca no sentido da formação de mais precipitado (BaSO 4(s) ), diminuindo a concentração de SO 2-4 em solução.

2 Pg. 2/6 2 a Questão O cromo, Cr, é um elemento tóxico encontrado em rejeitos industriais, como os de curtumes (processamento de couro cru) e os de galvanização ou cromagem (recobrimento de peças com cromo para proteção contra oxidação). A partir das equações abaixo, faça o que se pede: Cr 2 O 7 2- (aq) + H 2 O(l) 2CrO 4 2- (aq) + 2H + (aq) eq. 1 BaCrO 4 (s) Ba 2+ (aq) + CrO 4 2- (aq) K ps = 2,10 x (25 o C) eq. 2 a) Explique, através do princípio de Le Chatelier, em que condição de ph o máximo de cromo pode ser extraído de um rejeito, por precipitação com adição de bário, Ba 2+. Considere que todo o cromo presente no rejeito está nas formas de dicromato, Cr 2 O 2-7, e cromato, CrO 2-4, em equilíbrio. O Cr 2 O 2-7 não precipita com Ba 2+ e a adição de Ba 2+ não desloca apreciavelmente o equilíbrio representado na equação 1. b) Considere agora 100 L de um rejeito que contém cromo na concentração de 93,6 mg L - 1. Para retirar o cromo da solução, este foi todo convertido em CrO 2-4. Em seguida, foram adicionados 37,5 g de cloreto de bário, BaCl 2, um sal totalmente solúvel nessas condições. Considere que não houve variação de volume e que nenhuma outra espécie presente precipita com Ba 2+ ou com CrO 2-4. Mostre através de cálculos se ocorre a precipitação do BaCrO 4. c) Calcule a quantidade máxima de BaCl 2, em miligramas, que pode ser adicionada a 1,00 L de uma solução 1,00 x 10-5 mol L -1 de cromato de potássio, K 2 CrO 4, para que não precipite BaCrO 4. Dados: M(Cr) = 51,996 g mol -1 ; M(BaCl 2 ) = 208,24 g mol -1 a) Para o cromo precipitar com o íon bário, deve estar todo na forma de cromato, CrO 2-4. Para isso, o equilíbrio da eq. 1 deve ser deslocado para a direita (sentido direto da reação). Esse equilíbrio é deslocado para a formação de cromato em meio alcalino, ou seja, em ph > 7, pela adição de íons hidroxila, OH -, que neutralizam os íons H +. b) Sim. c) 4,37 mg

3 Pg. 3/6 3 a Questão O magnésio metálico é obtido da água do mar pelo processo Dow. Na primeira etapa deste processo, o íon Mg 2+ é separado dos outros íons através da sua precipitação como hidróxido de magnésio, Mg(OH) 2, como representado pela equação abaixo. Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) Mg(OH) 2 (s) Na tabela 1 são mostrados alguns dos constituintes da água do mar e na tabela 2 as constantes do produto de solubilidade, K ps, de algumas substâncias pouco solúveis. Tabela 1: Concentrações de diferentes espécies na água do mar a 25 C Espécies Concentração em mg L -1 Mg Ca Al 3+ 0,01108 Tabela 2: Constante do produto de solubilidade a 25 C Substâncias K ps Al(OH) 3 1,3 x Mg(OH) 2 1,8 x Ca(OH) 2 5,5 x 10-6 a) Calcule a concentração, em mol L -1, de OH - necessária para começar a precipitar Mg(OH) 2 na água do mar a 25 0 C. b) Mostre com cálculos se o Al 3+ e o Ca 2+, isoladamente, precipitam na água do mar a 25 0 C, quando a concentração de OH - for igual a 1,0 x 10-5 mol L -1. c) Calcule a concentração de Ca 2+ em uma solução aquosa de Ca(OH) 2 saturada, a 25 C. Compare com o valor de concentração de Ca 2+ da água do mar. Dados: M(Mg) = 24,31 g mol -1 ; M(Al) = 26,98 g mol -1 ; M(Ca) = 40,08 g mol -1 a) [OH - ] = 1,8 x 10-5 mol L -1 b) Ca(OH) 2 não precipita. Al(OH) 3 precipita. c) A concentração de Ca 2+ na água do mar (1,0 x 10-2 mol L -1 ) é praticamente igual a concentração de cálcio em uma solução aquosa saturada de Ca(OH) 2 (1,1 x 10-2 mol L -1 ).

4 Pg. 4/6 4 a Questão Considere as equações 1 e 2 abaixo: BaCO 3 (s) Ba 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) K ps = 5,0 x 10-9.eq. 1 BaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) BaCO 3 (s) + 2 Na + (aq) + 2 Cl - (aq) eq. 2 a) Haverá formação de precipitado de carbonato de bário, BaCO 3, ao misturarmos 350 ml de solução aquosa 2,0 x 10-2 mol L -1 de cloreto de bário, BaCl 2, com 150 ml de solução aquosa 2,8 x 10-3 mol L -1 de carbonato de sódio, Na 2 CO 3, de acordo com a equação 2? Mostre com cálculos. b) Mostre com cálculos se 12,0 mg de BaCO 3 dissolvem totalmente ou não em 2,50 L de uma solução aquosa de Na 2 CO 3 3,80 x 10-6 mol L -1. Considere que o Na 2 CO 3 está totalmente dissolvido nessa solução. Obs.: Despreze os volumes dos sólidos na solução. Dados: M(BaCO 3 ) = 197 g mol -1 a) Q ps > K ps, então irá ocorrer a formação de precipitado. b) Sim, é possível dissolver 12,0 mg de BaCO 3 em 2,50 L dessa solução.

5 Pg. 5/6 5 a Questão Em um experimento para determinar o produto de solubilidade, K ps, do sulfato de cálcio, CaSO 4, um volume de 25,00 ml de uma solução saturada de CaSO 4 foi adicionada a uma coluna, conforme o desenho abaixo. À medida que a solução vai passando através dessa coluna, os íons Ca 2+ vão ficando retidos enquanto que íons H 3 O +, inicialmente presentes na coluna, vão sendo liberados. Para cada íon Ca 2+ retido, dois íons H 3 O + são liberados. A solução contendo os íons H 3 O + liberados é coletada e o volume é completado para 100,0 ml em um balão volumétrico. Uma amostra contendo 10,00 ml dessa solução diluída de H 3 O + é transferida para um recipiente e neutralizada com 8,25 ml de uma solução de NaOH 0,0105 mol L -1. Calcule o K ps para o CaSO 4. CaSO 4 (s) Ca 2+ (aq) + SO 2-4 (aq) 25,00 ml de uma solução saturada de CaSO 4(aq) + água CaSO 4(aq) CaSO 4(s) solução saturada de CaSO 4 2,99 x 10-4

6 Pg. 6/6 6 a Questão a) Em um determinado laboratório de química, um estudante recebe do professor um recipiente contendo 0,500 L de uma solução aquosa saturada de Mg(OH) 2, em equilíbrio com uma quantidade de Mg(OH) 2 sólido, à 25 o C. Calcule a concentração de Mg 2+ (aq), em mol L -1, na solução. Mg(OH) 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 OH (aq) Kps = 1,8 x à 25 o C b) O estudante adicionou 0,500 L de água pura na solução em equilíbrio do item anterior e verificou que essa quantidade de água não foi suficiente para dissolver todo o Mg(OH) 2 sólido, à 25 o C. O que acontece com a concentração de Mg 2+ (aq) após o equilíbrio ser restabelecido na mesma temperatura? Justifique. c) Agora o estudante removeu 50,00 ml da solução do item a e adicionou em um outro recipiente que já continha 150,0 ml de uma solução aquosa de KOH (base forte) 0,150 mol L -1. Mostre com cálculos se haverá ou não a precipitação do Mg(OH) 2. a) 1,6 x10-4 mol L -1 b) Com a adição de mais água, as concentrações dos íons em solução ficam menores, fazendo com que o Qps seja menor que o Kps. A seguir a concentração destes íons aumentam pela dissolução do Mg(OH) 2 até atingir novamente o limite de solubilidade (em equilíbrio) em que o Qps é igual ao Kps. Logo a concentração do Mg 2+ que está em equilíbrio na solução saturada de (Mg(OH) 2 ) é de 1,6 x 10-4 mol L -1. c) Q ps > K ps, então irá ocorrer a formação de precipitado.