O equilíbrio de solubilidade do HgS é representado pela equação abaixo.

Transcrição

1 01. O equilíbrio de solubilidade do HgS é representado pela equação abaixo. HgS (s) Hg 2+ (aq) + S 2 (aq) No equilíbrio têm-se [Hg 2+ ] = [S 2 ] = 1 x mol/l. A constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Hg 2+ ][S 2 ], o que leva ao valor (1 x ) O equilíbrio de solubilidade do cloreto de prata (AgCl) é representado abaixo. AgCl (s) Ag + (aq) + Cl (aq) O íon Cl (aq) é oriundo de uma solução 10 2 mol/l de NaCl, daí [Cl ] = 10 2 mol/l. A constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Ag + ][Cl ], sendo seu valor 1 x Desta forma, podemos encontrar a concentração em íons prata como a seguir. 1 x = [Ag + ] x 10 2 :::::: [Ag + ] = 1 x 10 8 mol/l Sendo assim, o sal do qual se obtém este íon prata (AgNO3) tem concentração 1 x 10 8 mol/l. 03. O equilíbrio de solubilidade do HgS é representado pela equação abaixo. HgS (s) Hg 2+ (aq) + S 2 (aq) Se a solubilidade do sal é de 6,3 x mol/l, pode-se esperar que [Hg 2+ ] = 6,3 x mol/l. Sendo a constante de Avogadro (6,023 x /mol) Num volume de L de solução, a quantidade de íons mercúrio II presente pode ser encontrado como mostrado a seguir. n = L x 6,3 x mol x 6,023 x íons Hg 2+ (aq) = 38 íons Hg 2+ (aq) L mol

2 04. O equilíbrio de solubilidade do Cu(OH)2 é representado pela equação abaixo. Cu(OH)2 (s) Cu 2+ (aq) + 2 OH (aq) Logo, a expressão K = [Cu 2+ ][OH ] 2 representa a sua constante de solubilidade. 05. O equilíbrio de solubilidade do SrSO4 é representado pela equação abaixo. SrSO4 (s) Sr 2+ (aq) + SO4 2 (aq) No equilíbrio têm-se [Sr 2+ ] = [SO4 2 ]. A constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Sr 2+ ][SO4 2 ], o que leva a [Sr 2+ ] 2 = 3,6 x 10 5, portanto com [Sr 2+ ] = 6 x 10 3 mol/l. 06. O equilíbrio de solubilidade do X(OH)2 é representado pela equação abaixo. X(OH)2 (s) X 2+ (aq) + 2 OH (aq) No equilíbrio têm-se [OH ] = 2 [X 2+ ]. Como ph = 10, a 25ºC fica poh = 4,0, de modo que teremos [OH ] = 10 4 mol/l e consequentemente [X 2+ ] = 10 4 /2 mol/l. A constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [X 2+ ][OH ] 2, o que leva a Kps = (10 4 )(10 4 /2) 2, resultando em Kps = 5 x

3 07. O equilíbrio de solubilidade do Mg(OH)2 é representado pela equação abaixo. Mg(OH)2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 OH (aq) No equilíbrio têm-se [OH ] = 2 [Mg 2+ ]. Como a constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Mg 2+ ][OH ] 2, podemos estabelecer outra relação em que Kps = [OH ] 3. Deste modo, teremos: = [OH ] 3 :::::: [OH ] = (2 x ) 1/3 2 Vamos agora determinar o poh da solução sabendo-se que poh = log[oh ] poh = log (2 x ) 1/3 :::::: poh = 1/3 (log2 x ) poh = 1/3 (log2 + log10 12 ) :::::: poh = 1/3 (log2 12 log10) poh = 1/3 (0,3 12) ::::::: poh = 3,9 ::::::: ph = 10,1 08. O equilíbrio de solubilidade do Mg(OH)2 é representado pela equação abaixo. Mg(OH)2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 OH (aq) No equilíbrio têm-se [OH ] = 2 [Mg 2+ ]. Como a constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Mg 2+ ][OH ] 2, podemos estabelecer outra relação em que Kps = 4 [Mg 2+ ] 3. Deste modo, teremos: 4,6 x = 4 [Mg 2+ ] 3 :::::: [Mg 2+ ] = (4,6 x /4) 1/3 O resultado encontrado para o íon magnésio representa a parte solúvel do composto, sendo esta portanto sua solubilidade.

4 09. O equilíbrio de solubilidade do Na2SO3 2H2O é representado pela equação abaixo. Na2SO3 2H2O (s) 2 Na + (aq) + SO3 2 (aq) + 2 H2O (l) No equilíbrio têm-se [SO3 2 ] = [Na + ]/2. Como a constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Na + ] 2 [SO3 2 ] 2, podemos estabelecer outra relação em que Kps = [Na + ] 3. Deste modo, teremos: 2 32 = [Na + ] 3 :::::: [Na + ] = 4 mol/l 2 Isto que dizer que o Na2SO3 2H2O (162 g/mol) dissolve numa razão de 2,0 mol/l, o que pode ser convertido em g/100gh2o do seguinte modo: S = 2,0 mol Na2SO3 2H2O x 162 g x 0,1 L H2O = 32,4 g Na2SO3 2H2O 1,0 L H2O 1 mol 100g H2O 100g H2O 10. O equilíbrio de solubilidade do sal Ca3(PO4)2 (s) é dado por; Ca3(PO4)2 (s) 3 Ca 2+ (aq) + 2 PO4 3 (aq) As concentrações de íons presentes na tabela da questão permitem calcular o quociente reacional como sendo Q = [Ca +2 ] 3 [PO4 3 ] 2 = (2 x 10 3 ) 3 x (5 x 10 6 ) 2, de modo que seu valor 2 x excede o valor de Kps (1 x ) e assim ocorre precipitação deste sal. O equilíbrio de solubilidade do sal CaC2O4 (s) é dado por; CaC2O4 (s) Ca 2+ (aq) + C2O4 2 (aq) As concentrações de íons presentes na tabela da questão permitem calcular o quociente reacional como sendo Q = [Ca +2 ][C2O4 2 ] = (2 x 10 3 ) x (1 x 10 7 ), de modo que seu valor 2 x não excede o valor de Kps (1,3 x 10 9 ) e assim não ocorre precipitação deste sal.

5 11. Adicionando-se volumes iguais de HCl (0,1 mol/l) e H2SO4 (0,1 mol/l) a um mesmo tubo de ensaio, o volume final para cada solução é o dobro do inicial, de modo que as concentrações caem pela metade e passam a ser 0,05 mol/l. Estes ácidos entram em contato com o íon prata que, juntamente com os ânions ácidos, dá origem aos equilíbrios de solubilidade abaixo. AgCl (s) Ag + (aq) + Cl (aq) Kps = 1,8 x Ag2SO4 (s) 2 Ag + (aq) + SO4 2 (aq) Kps = 1,5 x 10 8 O íon prata é oriundo de uma solução na concentração 0,1 mol/l. O volume de uma gota é estimado em 0,05 ml, de modo que quando uma gota é adicionada a 100mL ocorre diluição e a concentração do íon prata é dada por 0,1 x 0,05 = [Ag + ] x 100,05, com [Ag + ] 5 x 10 5 mol/l. Para o AgCl, o quociente reacional fica Q = [Ag + ][Cl ] = (5 x 10 5 ) x 0,05 = 2,5 x Como este valor é maior que seu Kps (1,8 x ), ocorre precipitação deste sal. Já para o Ag2SO4, o quociente reacional fica Q = [Ag + ] 2 [SO4 2 ] = (5 x 10 5 ) 2 x 0,05 = 1,25 x Como este valor é menor que seu Kps (1,5 x 10 5 ), não ocorre precipitação deste sal.

6 12. Havendo mistura de 100,0 ml de solução 1,0 mol/l de AgNO3 a 37 ml de solução 0,50 mol/l de CaCl2, as concentrações das substâncias ficam: 100 x 1,0 = [AgNO3] x 137 :::::::::: [AgNO3] = 0,73 mol/l 37 x 0,50 = [CaCl2] x 137 :::::::::: [CaCl2] = 0,135 mol/l Os íons prata e cloreto interagem dando origem ao equilíbrio de solubilidade Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl (s) Kps = 1,6 x Início 0,73 M 0,27 M 0 Variação x x + x Fim 0,73 x 0,27 x x Como Kps 0, uma das concentrações em equilíbrio deve ser desprezível e para tal teríamos x = 0,73 mol/l ou x = 0,27 mol/l, sendo satisfatória a segunda solução. Isto permite concluir que no equilíbrio: m (Ag) = 137mL x 0,27 mol AgCl x 108g Ag 4g AgCl (s) 1000 ml 1 mol AgCl 13. O equilíbrio de solubilidade do AgCl é representado pela equação abaixo. AgCl (s) Ag + (aq) + Cl (aq) A adição de íons cloreto promove o deslocamento do sistema para a esquerda e desta a concentração do íon prata diminui, conforme indica o item C da questão. 14. O equilíbrio de solubilidade do Mg(OH)2 é representado pela equação abaixo. Mg(OH)2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 OH (aq) Sendo a solubilidade do composto igual a 10 4 mol/l, no equilíbrio têm-se que as concentrações são [Mg 2+ ] = 10 4 mol/l e [Mg 2+ ] = 2 x 10 4 mol/l.

7 A constante de solubilidade (Kps) deste sal é representada por Kps = [Mg 2+ ][OH ] 2, e assim têm-se Kps = (10 4 ) x (2 x 10 4 ) 2 = 4 x O sal que deve precipitar primeiro é aquele cujo comportamento é menos solúvel e portanto com menor valor de Kps, neste caso cloreto de prata. Após a precipitação deste sal é que será iniciada a precipitação do sal cromato de prata, conforme indica o item D da questão. 16. O sal que deve precipitar primeiro é aquele cujo comportamento é menos solúvel e portanto, com menor valor de Kps, neste caso o sal do íon cromato. 17. A reação de solubilidade do sal é dada por: Ag + (aq) + Br (aq) AgBr (s) Kps = 5,3 x Como no equilíbrio [Ag + ] = [Br ], teremos [Ag + ] 2 = 5,3 x 10 13, o que levará às concentrações [Ag + ] = [Br ] = 7,35 x 10 7 mol/l. Em contato com uma solução 0,02 mol/l de NaBr, fica [Br ] = 0,02 mol/l. Desta forma, a concentração de brometo é aumentada e é possível prever que o deslocamento de equilíbrio provocará um efeito de precipitação relatado abaixo. Ag + (aq) + Br (aq) AgBr (s) Kps = 5,3 x Início 7, M 0,02 M 0 Variação - x - x + x Fim (7, x) (0,02 x) x Como Kps 0, uma das concentrações em equilíbrio deve ser desprezível e para tal teremos x = 7, mol/l ou x = 0,02 mol/l, sendo satisfatória a primeira solução. Logo, como a concentração final de íon prata é desprezível sua variação equivale a 7,35 x 10 7 mol/l.

8 18. O equilíbrio de solubilidade do composto MX pode ser representado pela equação MX (s) M + (aq) + X (aq) Sendo no equilíbrio [M + ] = [X ], temos que Kps = [M + ][X ] = 4 x Assim, esta relação leva a [M + ] 2 = 4 x 10 4, com [M + ] = 2 x 10 2 mol/l, sendo que este valor corresponde à solubilidade do sal MX (s). Um cilindro de 4,0 cm de altura e diâmetro da base 1,0 cm deve ter raio da mesma igual a 0,5 cm. Seu volume é dado por V = πr 2 h = 3 x (0,5)2 x 4 = 3 cm 3. Sendo sua densidade 0,85 g/ml, a massa do cilindro é dada por 3 cm 3 x 0,85 g/cm 3 = 2,55g. Uma vez que MX = 150 g/mol, 2,55g do mesmo correspondem a 1,7 x 10 2 mol. O tempo em horas necessário para dissolver este sal, considerando um fluxo de água igual a 1,7L/dia fica: t (h) = 1,7 x 10 2 mol x 1,0 L x 24h = 12h ou 0,5 dia 2 x 10 2 mol 1,7 L 19. Quando o Kps de um sal é menor, significa que menos íons estão dissolvidos na sua solução, ou seja, menos solúvel é a substância e mais facilmente ela deve precipitar. Desta forma, observando os valores de Kps fornecidos, a ordem de precipitação dos sais é respectivamente AgI, AgBr e AgCl. 20. A reação do H2S (g) com solução 0,02 mol/l de MnCl2 (aq) até precipitação de MnS (s) fica representada como H2S (g) + Mn 2+ (aq) MnS (s) + 2 H + (aq). De acordo com os equilíbrios mostrados na questão, a constante de equilíbrio da reação acima é encontrada como abaixo: K = KII x 1 x KIII = 9,5 x 10 8 x 1 x 1 x = 3,17 x KI 3 x Uma vez que é informado [H + ] = 2,5 x 10 7 mol/l, vamos determinar a concentração de H2S (g) na equação anterior.. 3,17 x = [H + ] 2 :::::: 3,17 x = (2,5 x 10 7 ) 2 [H2S][Mn 2+ ] [H2S] x 0,02 [H2S] 1 x 10 2 mol/l

9 21. O equilíbrio de solubilidade do sal SrCO3 é mostrado no processo abaixo. SrCO3 (s) Sr 2+ (aq) + CO3 2 (aq) No equilíbrio têm-se [Sr 2+ ] = [CO3 2 ]. A constante de solubilidade deste sal é dada por Kps = [Sr 2+ ][CO3 2 ] = 16 x 10 10, o que leva a [Sr 2+ ] 2 = 16 x 10 10, portanto temos que [Sr 2+ ] = 4 x 10 5 mol/l. Este valor encontrado corresponde à parte solúvel do sal que, portanto, tem solubilidade de 4 x 10 5 mol/l. Sabendo-se que SrCO3 (148 g/mol), vamos determinar sua massa (em mg) presente em 507 ml de solução. m (mg) = 507 ml x 4 x 10 5 mol x 148 g x 1000 mg = 3mg 1000 ml 1 mol 1g 22. O sal que deve precipitar primeiro é aquele cujo comportamento é menos solúvel e portanto com menor valor de Kps, neste caso BaSO4 (Kps = 1 x ). Quando inicia sua precipitação, já que [Ba +2 ] = 0,20 mol/l, fica [SO4 2 ] = 5 x mol/l. Já para precipitar o sal SrSO4 (Kps = 8 x 10 7 ), teremos [Sr +2 ] = 0,20 mol/l e [SO4 2 ] = 4 x 10 6 mol/l. Assim, voltando ao equilíbrio do BaSO4, [Ba +2 ] x (4 x 10 6 ) = 10 10, levando a [Ba 2+ ] = 2,5 x 10 5 mol/l Ag + (aq) + Cr2O7 2 (aq) Ag2Cr2O7 (s) Kps = Kps = [Ag + ] 2 [Cr2O7 2 ] = [Ag + ] 2 [0,01] = [Ag + ] = 10 5 mol/l. Acima deste valor, haverá precipitação do cromato de prata.

10 24. A questão fala na precipitação de CaSO4 (Kps = 2,4 x 10 5 ). Quando inicia sua precipitação, já que [Ca +2 ] = 0,10 mol/l, fica [SO4 2 ] = 2,4 x 10 4 mol/l. Já para precipitar o sal BaSO4 (Kps = 1,5 x 10 9 ), teremos também [SO4 2 ] = 2,4 x 10 4 mol/l. Assim, relacionado as concentrações ao equilíbrio do BaSO4, [Ba +2 ] x (2,4 x 10 4 ) = 1,5 x 10 9, leva a [Ba 2+ ] = 6,25 x 10 6 mol/l.