QUÍMICA Prof. Borges TESTES EXERCÍCIOS DE SOLUBILIDADE SÉRIE CASA 1. (Fuvest-SP) Descargas industriais de água pura aquecida podem provocar a morte de peixes em rios e lagos porque causam: a) o aumento do nitrogênio dissolvido. b) o aumento do gás carbônico dissolvido. c) a diminuição do hidrogênio dissolvido. d) a diminuição do oxigênio dissolvido. e) a alteração do ph do meio aquático. Obs.: O ph nos indica a acidez ou a basicidade de um meio aquoso. 2. (FMTM-MG) O gráfico mostra a variação da solubilidade do oxigênio com a temperatura a deferentes pressões. Analisando o gráfico, pode-se concluir que as condições de pressão inferior à atmosférica, e temperatura entre 0 C e 30 C, em que se consegue dissolver maior quantidade de oxigênio, são: a) p = 508mm Hg, t = 0 C. b) p = 508mm Hg, t = 30 C. c) p = 760mm Hg, t = 0 C. d) p = 254mm Hg, t = 0 C. e) p = 254mm Hg, t = 30 C. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 solubilidade (cm 3 O 2 /L H 2 O) 760 mm Hg 580 mm Hg 254 mm Hg 3. (UFRS) Quais as soluções aquosas, contendo uma única substância dissolvida, que podem apresentar corpo de fundo dessa substância a) saturadas e supersaturadas. d) somente as supersaturadas. b) somente as saturadas. e) insaturadas concentradas. c) insaturadas diluídas. 4. (PUC-SP) A uma solução de cloreto de sódio foi adicionado um cristal desse sal e verificou-se que este não se dissolveu, provocando, ainda, a formação de um precipitado. Pode-se inferir que a solução original era: a) estável. b) diluída. c) saturada. d) concentrada. e) supersaturada. 5. (FMU-FIAM-FAAM-SP) Os fracos contêm soluções saturadas de cloreto de sódio (sal de cozinha). I I água + sal corpo de chão água + sal sal depositado Podemos afirmar que: a) a solução do frasco II é a mais concentrada que a solução do frasco I. b) a solução do frasco I possui maior concentração de íons dissolvidos. c) as soluções dos frascos I e II possuem igual concentração. d) se adicionarmos cloreto de sódio à solução I sua concentração aumentará. e) se adicionarmos cloreto de sódio à solução II sua concentração aumentará. 1
6. (Fuvest-SP) 160 gramas de uma solução aquosa de sacarose a 30 C são resfriados a 0 C. Quanto de açúcar cristaliza? a) 20 g b) 40 g c) 50 d) 64g e) 90g Temperatura C 0 30 Solubilidade da sacarose g/100 g de H 2 O 180 220 7. (PUC-RJ) A tabela a seguir mostra a solubilidade de vários sais, à temperatura ambiente, em g/100 ml: Se 25 ml de uma solução saturada de um destes sais foram completamente evaporados, e o resíduo sólido pesou 13 g, o sal é: a) AgNO 3 b) Al 2 (SO 4 ) 3 c) NaCl d) KNO 3 e) KBr AgNO (Nitrato de prata) 3 Al (SO ) (sulfato de alumínio) 2 4 3 NaCl (cloreto de sódio) KNO (nitrato de potássio) 3 KBr (brometo de potássio) 260 160 36 52 64 8. O coeficiente de solubilidade de um sal é de 60g por 100g de água a 80 C. A massa em gramas desse sal, nessa temperatura, necessária para saturar 80 g de H 2 O é: a) 20 c) 60 e) 140 b) 48 d) 80 9. (UFV-MG) Considere duas soluções aquosas saturadas de AgCl, a 25 C, mostradas a seguir: solução I solução II AgCl (s) São feitas as seguintes afirmativas: a) A solubilidade de AgCl na solução I é menor que a solução II. b) A solubilidade do AgCl na solução I é igual à sua solubilidade na solução II. c) Ao se acrescentarem 5 g de AgCl cada uma delas, a concentração da solução I aumenta, enquanto a de II não varia. Indique a alternativa CORRETA: a) Apenas a afirmativa I é verdadeira. b) Apenas as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. c) Apenas a afirmativa 3 é verdadeira. d) Apenas a afirmativa 2 é verdadeira. e) Apenas as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. 10. (UCDB-MT) O gráfico a seguir apresenta os coeficientes de solubilidade, em gramas/100 ml H 2 O de algumas substâncias A,B,C,D, em função da temperatura. a) D é a substância mais solúvel, em gramas, a 20 C. b) B é mais solúvel a quente. c) a 40 C a substância A é mais solúvel, em gramas, que a substância D. d) concentração de C duplica a cada 20 C. e) todas as substâncias têm o mesmo coeficiente de solubilidade a 45 C. 100 80 60 40 20 coeficiente de solubilidade (g/100 ml água) A D C B 20 40 60 80 100 temperatura ( C) 2
11. (UFGO) O gráfico a seguir representa a solubilidade de vários sais em função da temperatura, expressa em gramas do soluto por 100 gramas de água. 180 160 140 120 100 80 60 40 20 gramas de sal/100 g H 2 O CsCl RbCl LiCl KCl NaCl Li SO 2 4 0 20 40 60 80 100 temperatura ( C) Sobre esse gráfico, é incorreto afirmar-se que: a) a solubilidade dos sais aumenta com a elevação da temperatura na ordem: NaCl, KCl, RbCl, CsCl. b) com exceção do Li 2 SO 4, a solubilidade de todos os sais aumenta com a elevação da temperatura. c) a solubilização do KCl aumenta com o aumento da temperatura. d) a 0 C o NaCl é menos solúvel que o KCl. GABARITO - TESTES 1 D 2 A 3 B 4 E 5 C 6 A 7 D 8 B 9 D 10 A 11 D DISCURSIVAS ELABORADAS 1. (Fuvest 2012) O rótulo de um frasco contendo determinada substância X traz as seguintes informações: Propriedade Descrição ou valor Cor Incolor Inflamabilidade Não inflamável Odor Adocicado Ponto de Fusão - 23 ºC Ponto de ebulição a 1 atm 77ºC Densidade a 25ºC 1,59 / cm 3 Solubilidade em água a 25ºC 0,1 g/ 100 g de H 2 O a) Considerando as informações apresentadas no rótulo, qual é o estado físico da substância contida no frasco, a 1 atm e 25 ºC? Justifique. b) Em um recipiente, foram adicionados, a 25 ºC, 56,0 g da substância X e 200,0 g de água. Determine a massa da substância X que não se dissolveu em água. Mostre os cálculos. c) Complete o esquema da página de resposta, representando a aparência visual da mistura formada pela substância X e água quando, decorrido certo tempo, não for mais observada mudança visual. Justifique. Dado: densidade da água a 25 C = 1,00 g / cm 3 a) De acordo com a tabela, o ponto de fusão da substância contida no frasco é fusão é o 77 C. Como agregação da substância é líquido. b) A solubilidade da substância em água a o 23 C e o ponto de o 23 C (S L) < 25ºC < 77ºC (L G), concluímos que o estado de o 25 C é 0,1 g/100 g de HO. 2 Então 3
0,1 g 100 g (H2O) mg 200,0 g (H2O) m = 0,2 g (massa que se dissolveu de X) Foram adicionados 56,0 g da substância X, logo 55,8 g (56,0 g 0,2 g) não dissolveu. 3 c) Como a 25ºC a densidade da substância X é 1, 59 g/cm e este valor é maior do que a densidade da 3 água, que é de 1, 00 g/cm, conclui-se que X fica na parte inferior do recipiente. 2. (Unicamp 2011) A questão do aquecimento global está intimamente ligada à atividade humana e também ao funcionamento da natureza. A emissão de metano na produção de carnes e a emissão de dióxido de carbono em processos de combustão de carvão e derivados do petróleo são as mais importantes fontes de gases de origem antrópica. O aquecimento global tem vários efeitos, sendo um deles o aquecimento da água dos oceanos, o que, consequentemente, altera a solubilidade do CO 2 nela dissolvido. Este processo torna-se cíclico e, por isso mesmo, preocupante. A figura abaixo, preenchida de forma adequada, dá informações quantitativas da dependência da solubilidade do CO 2 na água do mar, em relação à pressão e à temperatura. a) De acordo com o conhecimento químico, escolha adequadamente e escreva em cada quadrado da figura o valor correto, de modo que a figura fique completa e correta: solubilidade em gramas de CO 2 /100 g água: 2, 3, 4, 5, 6, 7; temperatura / C: 20, 40, 60, 80, 100 e 120; pressão/atm: 50, 100, 150, 200, 300, 400. Justifique sua resposta. b) Determine a solubilidade molar do CO 2 na água (em gramas/100 g de água) a 40 C e 100 atm. Mostre na figura como ela foi determinada. a) A solubilidade dos gases em água aumenta com a diminuição da temperatura e com a elevação da pressão. 4
b) Para acharmos o valor da solubilidade devemos fazer a seguinte marcação: Cálculo da concentração do CO 2 em mol/l: 5,5 g de CO2 100 g de H2O xgdeco2 1000 g de H2O x = 55 g / 1000g de água do mar Concentração em mol/l = 55 g 44 g.mol 1L 1 = 1,25 mol / L 3. (Unicamp) A figura a seguir mostra a solubilidade do gás ozônio em água em função da temperatura. Esses dados são válidos para uma pressão parcial de 3.000 Pa do gás em contato com a água. A solubilização em água, nesse caso, pode ser representada pela equação: ozônio(g) + H 2 O(l) ozônio (aq) a) Esboce, na figura apresentada a seguir, um possível gráfico de solubilidade do ozônio, considerando, agora, uma pressão parcial igual a 5.000 Pa. Justifique. b) Considerando que o comportamento da dissolução, apresentado na figura abaixo, seja válido para outros valores de temperatura, determine a que temperatura a solubilidade do gás ozônio em água seria nula. Mostre como obteve o resultado. a) A curva para a pressão de 5.000 Pa está acima daquela para a pressão de 3.000 Pa, pois um aumento da pressão faz aumentar a solubilidade do gás na água. 5
b) Tomando-se um segmento linear da curva, teremos: y1 = ax1 + b e y2 = ax2 + b. Tomando-se, por exemplo, os pares (5;22 e 15;16), teremos: a = (y 2 - y 1 )/(x 2 - x 1 ) a = (22-16)/(5-15) = - 0,60 b = y 1 - ax 1 b = 22 - (- 0,60 5) = 25,0 Assim, a solubilidade será zero para t = 41,7 C (- 0,60t + 25,0). Observação: Como a solubilidade não varia linearmente de forma perfeita com a temperatura, dependendo do segmento de reta considerado, o resultado pode variar entre 41,0 e 47,0 C. 4. (Ufscar) O cloreto de potássio é solúvel em água e a tabela a seguir fornece os valores de solubilidade deste sal em g/100 g de água, em função da temperatura. Preparou-se uma solução de cloreto de potássio a 40 C dissolvendo-se 40,0 g do sal em 100 g de água. A temperatura da solução foi diminuída para 20 C e observou-se a formação de um precipitado. a) Analisando a tabela de valores de solubilidade, explique por que houve formação de precipitado e calcule a massa de precipitado formado. b) A dissolução do cloreto de potássio em água é um processo endotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta. 6
a) 40 C: Solubilidade: 40 g (KCl) ------ 100 g água Temos: 40 g (KCl) ------ 100 g água 20 C: Solubilidade: 34 g (KCl) ------ 100 g água Temos: 40 g (KCl) ------ 100 g água 40 g - 34 g = 6 g (massa de precipitado formado). Houve a formação de precipitado, pois, a 20 C a solubilidade do KCl é menor do que a 40 C. b) É um processo endotérmico, pois de acordo com a tabela, com a elevação da temperatura a solubilidade do cloreto de potássio aumenta. 5. (Fuvest) Industrialmente, o clorato de sódio é produzido pela eletrólise da salmoura* aquecida, em uma cuba eletrolítica, de tal maneira que o cloro formado no anodo se misture e reaja com o hidróxido de sódio formado no catodo. A solução resultante contém cloreto de sódio e clorato de sódio. 2NaCl(aq) + 2H 2 O(l) Cl 2 (g) + 2NaOH(aq) + H 2 (g) 3Cl 2 (g) + 6 NaOH(aq) 5NaCl(aq) + NaClO 3 (aq) + 3H 2 O(l) * salmoura = solução aquosa saturada de cloreto de sódio Ao final de uma eletrólise de salmoura, retiraram-se da cuba eletrolítica, a 90 C, 310 g de solução aquosa saturada tanto de cloreto de sódio quanto de clorato de sódio. Essa amostra foi resfriada a 25 C, ocorrendo a separação de material sólido. a) Quais as massas de cloreto de sódio e de clorato de sódio presentes nos 310 g da amostra retirada a 90 C? Explique. b) No sólido formado pelo resfriamento da amostra a 25 C, qual o grau de pureza (% em massa) do composto presente em maior quantidade? c) A dissolução, em água, do clorato de sódio libera ou absorve calor? Explique. a) Pelo gráfico em 100 g de água a 90 C, temos: NaClO 3 : 170 g NaCl: 40 g m(total) = 100 g + 170 g + 40 g = 310 g. b) Pelo gráfico, não muito exato, em 100 g de água a 25 C, temos os valores aproximados de: NaClO 3 : 102 g NaCl: 38 g Logo, cristalizam: 170 g - 102 g = 68 g de NaClO 3 7
40 g - 38 g = 2 g de NaCl Massa total cristalizada = 68 g + 2 g = 70 g. 70 g ------ 100 % 68 g ------ p p = 97,1 % de pureza de NaClO 3. c) NaClO 3 (s) Na + (aq) + ClO 3 - (aq) Um aumento de temperatura desloca o equilíbrio para a direita e aumenta o número de íons na solução. 6. (Ufrrj) A curva do gráfico, a seguir, mostra a solubilidade de um certo soluto em água. Responda às perguntas a seguir, justificando sua resposta. a) Qual ou quais dos pontos do gráfico representam uma solução saturada homogênea? b) Indique em que pontos do gráfico existem soluções saturadas heterogêneas. c) Através do conceito de solução insaturada, aponte no gráfico o(s) ponto(s) onde esta situação ocorre. d) Que procedimentos podem ser utilizados para precipitar (cristalizar) parte do soluto da solução D, sem alterar as quantidades do solvente e do soluto da referida solução? a) A solução D, pois nesta solução a quantidade de soluto dissolvida é igual a sua solubilidade. b) Nos pontos A e C, pois nestas soluções a quantidade de soluto está acima da solubilidade. (obs: O problema está considerando que o soluto não está dissolvido, então em vez de uma solução supersaturada, considera-se uma solução saturada com excesso) c) As soluções insaturadas possuem uma quantidade de soluto inferior a solubilidade na temperatura analisada. O ponto B corresponde a esta situação. d) Verifica-se pelo gráfico que o soluto tem dissolução endotérmica (com absorção de energia), pois sua solubilidade aumenta com a elevação da temperatura. Reduzindo a temperatura podemos cristalizar parte do soluto da solução D. 7. (Fuvest) Uma mistura constituída de 45g de cloreto de sódio e 100mL de água, contida em um balão e inicialmente a 20 C, foi submetida à destilação simples, sob pressão de 700 mm Hg, até que fossem recolhidos 50 ml de destilado. O esquema a seguir representa o conteúdo do balão de destilação, antes do aquecimento: 8
a) De forma análoga à mostrada acima, represente a fase de vapor, durante a ebulição. b) Qual a massa de cloreto de sódio que está dissolvida, a 20 C, após terem sido recolhidos 50 ml de destilado? Justifique. c) A temperatura de ebulição durante a destilação era igual, maior ou menor que 97,4 C? Justifique. Dados: Curva de solubilidade do cloreto de sódio em água: Ponto de ebulição da água pura a 700 mmhg: 97,4 C Observe a figura a seguir: b) De acordo com a curva de solubilidade fornecida, verifica-se que sob pressão de 700 mmhg, a 20 C, é possível dissolver 36g de cloreto de sódio em 100mL de H 2 O. Após terem sido recolhidos 50mL de H 2 O (destilado), sobraram no balão 45g de cloreto de sódio e 50mL de H 2 O. a 20 C: 36g de NaCl 100mL de H 2 O x 50mL de H 2 O x = 18g de NaCl dissolvidos c) Quando um solvente contém partículas dispersas, o seu ponto de ebulição aumenta (ebuliometria). Como o ponto de ebulição da água pura a 700 mmhg é 97,4 C, o ponto de ebulição da água na solução é maior. 8. (Unesp) A cada um de quatro frascos foi adicionado um mol de hidróxido de metal alcalino terroso, conforme a tabela seguinte. A cada um deles foi adicionada água até que os volumes finais em todos os frascos fossem de 1 litro. A tabela também apresenta os valores para a solubilidade de cada um dos hidróxidos à mesma temperatura. a) Escreva a equação para a reação de dissociação e calcule a concentração dos íons hidroxila, em mol/l, para a solução resultante no frasco 2. b) Em qual dos frascos a solução terá valor de ph mais elevado? Justifique. a) Ca(OH) 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2OH (aq) 0,023 mol/l 0,046 mol/l [OH] = 0,046 mol/l b) Frasco 4, pois o Ba(OH) 2 é a base mais solúvel, apresentando maior concentração de OH (menor poh, maior ph) na solução saturada. 9
9. (Ufg) O complexo termal de Caldas Novas é conhecido por suas águas que podem jorrar a temperaturas de até 48 C. Parte das águas do Rio Quente, em determinada ocasião, foi desviada para uma propriedade particular. O volume de água desviado em uma hora, na temperatura de 48 C, foi de 5.000 m 3, para um pequeno lago com um volume de 3.000m 3, a uma temperatura de 25 C. Nesse lago, as águas desviadas do Rio Quente foram resfriadas, de modo que a variação total da entalpia (calor) foi de - 7,5 10 10 cal. Sabendo-se que o calor específico da água é igual a 1,0 cal/g C e sua densidade é igual a 1,0 g/cm 3, determine a variação de solubilidade do nitrato de sódio presente no lago, considerando o gráfico de solubilidade do sal em função da temperatura, apresentado a seguir: V = 5000 cm 3 = 5 x 10 9 cm 3 d = 1,0 g/cm 3, então m = 5 x 10 9 g Q = - 7,5 x 10 10 cal c = 1,0 cal/g C Q = m. c. T, substituindo na expressão os valores anteriores: T = - 15 C T = T(final) - T(inicial) - 15 C = T(final) - 48 0 C T(final) = 33 0 C De acordo com o gráfico, na água do lago, teremos: a 25 C 87,5 g de NaNO 3 a 33 C 92,5 g de NaNO 3 A variação de solubilidade será de (92,5 g - 87,5 g), aproximadamente, 5 g. 10. (Ufg) Os sistemas, a seguir, contêm soluções aquosas de NaCl em três diferentes situações, mantidas a temperatura constante: a) Indique qual(is) sistema(s) está(ão) em equilíbrio. Justifique sua resposta. b) O que ocorrerá, em cada sistema, se for adicionada uma quantidade muito pequena de NaCl sólido? 10
a) Sistema I b) I - continuará uma solução saturada com precipitado. II - haverá a formação de um precipitado. III - continuará uma solução insaturada. 40 11. (Ufrrj) Observe o gráfico a seguir e responda às questões que se seguem. a) Qual a menor quantidade de água necessária para dissolver completamente, a 60 C, 120g de B? b) Qual a massa de A necessária para preparar, a 0 C, com 100g de água, uma solução saturada (I) e outra solução insaturada (II)? a) 300g H 2 O b) Para a solução saturada, a 0 C, 100g de água dissolve, no máximo, 10g de A. Para a solução insaturada, a 0 C, 100g de água dissolve uma massa de A inferior a 10g. 12. (Ufrn) A solubilidade do NaCl aumenta com a temperatura. Sabe-se que, a 0 C, 60g do sal formam, com água, 260 g de solução saturada. Aquecendo-se a solução a 80 C, a saturação só será mantida se forem acrescentados 20 g do sal. A partir desses dados, a) escreva a equação química de dissolução do NaCl. b) construa (no gráfico a seguir) a curva de solubilidade do sal. 11
Observe o gráfico a seguir: 13. (Ufrj) Os frascos a seguir contêm soluções saturadas de cloreto de potássio (KCl) em duas temperaturas diferentes. Na elaboração das soluções foram adicionados, em cada frasco, 400 ml de água e 200g de KCl. O diagrama representa a solubilidade do KCl em água, em gramas de soluto/100ml de H 2 O, em diferentes temperaturas. a) Determine a temperatura da solução do frasco I. b) Sabendo que a temperatura do frasco II é de 20 C, calcule a quantidade de sal (KCl) depositado no fundo do frasco. a) 80 C b) 80 gramas 14. (Unicamp) Preparou-se uma solução dissolvendo-se 40g de Na 2 SO 4 em 100g de água a uma temperatura 60 C. A seguir a solução foi resfriada a 20 C, havendo formação de um sólido branco. a) Qual o sólido que se formou? a) Na 2 SO 4 10 H 2 O b) p = 16,7 % 12