Lista de Exercícios 8 Resolução pelo Monitor: Rodrigo Papai de Souza 1) What is the ph of the buffer solution that contains 2,2 g of NH 4 Cl in 250 ml of 0,12M NH 3? Is the final ph lower or higher than the ph of the original ammonia solution? Cálculo do ph do tampão formado por NH 3 /NH 4 : NH 4 Cl: M = 53,5 g/mol 1 mol de NH 4 Cl 53,5 gramas de NH 4 Cl X mol de NH 4 Cl 2,2 gramas de NH 4 Cl = 2,2 53,5 0,0411 Cloreto de Amônio = Sal Solúvel = 100% dissociado NH 4 Cl NH 4 Cl - 0,0411 mol 0,0411 mol 0,0411 mol Em 250 ml, a concentração de NH 4 (íons amônio) em mol/l é de: No equilíbrio temos: = 0,0411 0,25, / NH 3 H 2 O NH 4 (aq) OH - (aq) 0,12 / 0,1645 / Cálculo do ph inicial da Amônia : = log log 1,8.10 = log 0,1645 0,12, =14, NH 3 H 2 O NH 4 OH - Início 0,12 mol/l cte 0 0 Reage/Forma - x mol/l cte x mol/l x mol/l Equilíbrio (0,12 x) mol/l cte x mol/l x mol/l
=. = 0,12 =1,8.10 =,. / = log = log 1,47.10, =14 =, =, Resposta: O ph do tampão é aproximadamente 9,12, enquanto o ph inicial da amônia é cerca de 11,17. Então, o ph do tampão é menor que o ph inicial da solução de amônia. 2) What mass of sodium acetate, NaCH 3 CO 2, must be added to 1,00 L of 0,10 M acetic acid to give a solution with a ph of 4,50? No equilíbrio temos: CH 3 COOH H 2 O (l) CH 3 COO - (aq) H 3 O (aq) 0,10 / =? / =4,5 = log log 1,8.10 =4,5 log 3 0,1 log 3 = 0,2447 0,1 10 3, =10, 3 =10, =0,5692 0,1 =, / Para que o ph seja 4,5, a concentração de acetato deve ser aproximadamente 0,057 mol/l. Como temos 1 L de Solução, a quantidade presente em mols de acetato deve ser de 0,057 mol. Acetato de Sódio = Sal Solúvel = 100% dissociado NaCH 3 CO 2 CH 3 COO - (aq) Na (aq) 1 mol de Acetato de Sódio 1 mol de Acetato X mol de Acetato de Sódio 0,057 mol de Acetato =0,057 ó
1 mol de Acetato de Sódio 86 gramas de Acetato de Sódio 0,057 mol de Acetato de Sódio Y gramas de Acetato de Sódio =0,057 86=, ó Resposta: A massa de Acetato de Sódio que deve ser adicionada é de 4,9 gramas. 3) Calculate the ph of a solution that has an acetic acid concentration of 0,050 M and a sodium acetate concentration of 0,075 M. Acetato de Sódio = Sal Solúvel = 100% dissociado NaCH 3 CO 2 CH 3 COO - (aq) Na (aq) 0,075 mol/l 0,075 mol/l 0,075 mol/l No equilíbrio temos: CH 3 COOH H 2 O (l) CH 3 COO - (aq) H 3 O (aq) 0,050 / 0,075 / = log log 1,8.10 = log 0,075 0,05, Resposta: O ph da solução é aproximadamente 4,92. 4) Which of the following combinations would be the best to buffer the ph of a solution at approximately? (a) HCl and NaCl A mistura de Ácido Clorídrico e Cloreto de Sódio não caracteriza um sistema-tampão, pois HCl é um ácido forte, sofrendo praticamente 100% de ionização. Obs: Ao se misturar Ácido Clorídrico e Cloreto de Sódio, o ph desta solução pode ser calculada através da concentração do HCl. (b) NH 3 and NH 4 Cl Essa mistura caracteriza um sistema-tampão, onde ocorrerá o seguinte equilíbrio químico: NH 3 H 2 O NH 4 (aq) OH - (aq)
As soluções tampão resistem mais eficazmente à variação de ph em qualquer sentido (isto é, adicionando-se base ou ácido ao tampão) quando as concentrações de ácido fraco e base conjugada (ou vice-versa) são aproximadamente as mesmas. Sendo assim, temos pela Equação de Henderson-Hasselbalch: = log Tampão mais eficiente ocorre quando: = Então: = = log 1,8.10 4,74 =14 =, =, (c) CH 3 CO 2 H and NaCH 3 CO 2 Essa mistura caracteriza um sistema-tampão, onde ocorrerá o seguinte equilíbrio químico: CH 3 COOH H 2 O (l) CH 3 COO - (aq) H 3 O (aq) = log Tampão mais eficiente ocorre quando: = Então: = = log 1,8.10 =, 5) Describe how to prepare a buffer solution from NaH 2 PO 4 and Na 2 HPO 4 to have a ph of 7,5. Fosfato Monossódico = Sal Solúvel = 100% dissociado NaH 2 PO 4 Na (aq) H 2 PO 4 - (aq) Fosfato Dissódico = Sal Solúvel = 100% dissociado Na 2 HPO 4 2 Na (aq) HPO 4-2 (aq) Após dissociação desses sais, forma-se um tampão com o seguinte equilíbrio químico: H 2 PO 4 - (aq) H 2 O (l) HPO 4-2 (aq) H 3 O (aq) =6,2.10
Para que o ph deste tampão seja 7,5 temos de achar uma relação entre as espécies H 2 PO 4 - (dihidrogeno fosfato) e HPO 4-2 (Hidrogeno fosfato), essa relação pode ser obtida através da equação de Henderson-Hasselbalch: = log 6,2.10 =7,5 0,2924 =1,96 =,. Logo, qualquer tampão preparado com esses sais, de modo que: =,. sempre terá ph = 7,5. Para montar o sistema tampão, basta pesar a quantidade correta de cada sal (desde que seja observada essa relação entre os sais, ou seja, pra cada 1 mol de NaH 2 PO 4 pesado, deve-se pesar 1,96 mols de Na 2 HPO 4 ), solubilizá-los com água, e completar para o volume desejado. Após atingir o volume desejado, medir com o auxílio do phametro o ph da solução, devido à erros experimentais, caso este fique: Menor que 7,5 = Adicione lentamente o sal Na 2 HPO 4. Maior que 7,5 = Adicione lentamente o sal NaH 2 PO 4. (DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO) 6) Describe how to prepare a buffer solution from NH 3 and NH 4 Cl to have a ph of 9,5. De modo semelhante ao item anterior, podemos encontrar uma relação entre a concentração de amônia (NH 3 ) com os íons amônio (NH 4 ) tal que o ph seja 9,5. O tampão é formado pelo seguinte equilíbrio químico: NH 3 H 2 O NH 4 (aq) OH - (aq) = log
Mas: =14 =14 Então: =14 log log 1,8.10 =14 9,5 log log = 0,2447 =0,5692,. Para montar o sistema tampão, basta manter a relação obtida correta, ou seja (para cada 1 mol de NH 4 Cl, deve-se ter 1,76 mols de NH 3. Após montado o tampão, medir com o auxílio do phametro o ph da solução, devido à erros experimentais, caso este fique: Menor que 9,5 = Adicione lentamente o NH 3. Maior que 9,5 = Adicione lentamente NH 4 Cl. (DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO) 7) For each of the following insoluble salts, (i) write a balanced equation showing the equilibrium occurring when the salt is added to water and (ii) write the K sp expression. (a) AgCN AgCN (s) Ag (aq) CN - (aq) =. (b) NiCO 3 NiCO 3(s) Ni 2 (aq) CO 3-2 (aq) =. (c) AuBr 3 AuBr 3(s) Au 3 (aq) 3 Br - (aq) =.
9) At 20ºC, a satured aqueous solution of silver acetate, AgCH 3 CO 2, contains 1 g of the silver compound dissolved in 100,0 ml of solution. Calculate K sp for silver acetate. AgCH 3 CO 2 : M = 167 g/mol 1 mol de Acetato de Prata 167 g de Acetato de Prata X mol de Acetato de Prata 1 g de Acetato de Prata = =,. Em 100 ml, a concentração de acetato de prata em mol/l é de: = 5,98.10 0,1,. / O Acetato de Prata dissociou-se totalmente, formando uma solução saturada, então: No equilíbrio, temos: AgCH 3 CO 2 (s) CH 3 COO - (aq) Ag (aq) 5,98.10-2 mol/l 5,98.10-2 mol/l AgCH 3 CO 2(s) Ag - (aq) CH 3 CO 2 (aq) =. =,.,.,. Resposta: Kps = 3,58.10-3. 10) The K sp value for radium sulfate, RaSO 4, is 4,2.10-11. If 25 mg of radium sulfate is placed in 1,00.10 2 ml of water, does all of it dissolve? If not, how much dissolves? RaSO 4 : M = 322 g/mol Cálculo da Solubilidade do RaSO 4: RaSO 4(s) Ra 2 (aq) SO 4-2 (aq) =. =4,2.10 Para calcularmos a solubilidade de um sal (isto é, a quantidade máxima que consegue se dissolver em mol/l deste sal, basta substituir na expressão de Kps, [Ra 2 ] = [SO 4-2 ] = s
Então: =4,2.10 =,. / Ou seja, em 1L de água a quantidade máxima que se dissolve desse sal é 6,48.10-6 mols. Vamos calcular a massa, em gramas, que consegue se dissolver desse sal em 1L: 1 mol de RaSO 4 322 g de RaSO 4 6,48.10-6 mol de RaSO 4 X g de RaSO 4 =2,086.10 / Ou seja, em 1 L de água, o máximo que conseguimos dissolver deste sal são 2,08 mg. Portanto, fica evidente que ao adicionarmos 25 mg em apenas 100 ml de água, apenas uma pequeníssima parte desse sal irá se dissolver, mas quanto? Se 1 L dissolve apenas 2,086 mg do sal, então 100 ml irá dissolver apenas Y mg desse sal: 1 L 1000 ml 2,086 mg 100 ml Y mg =, Resposta: Apenas 0,2 mg do sal se dissolvem em 100 ml de água.