Química – Frente I
Vitor Terra
Lista 6 – Soluções – Classificação e Solubilidade
RESUMO
Dispersões são misturas, em que as partículas de uma
certa substância (dispersa) estão disseminadas
(“espalhadas”) em uma segunda substância (dispersante).
As dispersões são classificadas de acordo com o diâmetro
médio das suas partículas (lembrando que 1 nm = 10-9 m):
Nome da dispersão
Solução
Coloide
Suspensão
Solubilidade de gases em líquidos é dada pela Lei de
Henry, que afirma que a solubilidade é diretamente
proporcional à pressão parcial do gás sobre a solução:
𝑺 = 𝒌𝑷
S: solubilidade do gás (em mol/L)
k: constante da Lei de Henry do
gás (em mol/L.atm)
P: pressão parcial do gás sobre a
solução (em atm)
Diâmetro médio das
partículas
Entre 0 e 1 nm
Entre 1 e 1000 nm
Acima de 1000 nm
Soluções são misturas homogêneas. Nesse caso, a
substância dispersa é chamada soluto e a dispersante é
chamada solvente. Soluções aquosas são aquelas em
que o solvente é a água.
Solução diluída é aquela que contém pouca quantidade
de soluto e solução concentrada é aquela que contém
muita quantidade de soluto, em relação à quantidade de
solvente.
Solução saturada é aquela que atingiu a quantidade
máxima de soluto em uma certa temperatura. Ao adicionar
mais soluto a uma solução saturada, ele não se dissolve,
indo diretamente para o fundo do recipiente, formando o
corpo de fundo (ou precipitado ou corpo de chão).
Solução supersaturada é aquela que apresenta maior
quantidade de soluto do que uma solução saturada, para
a mesma quantidade de solvente e na mesma
temperatura. Soluções supersaturadas são instáveis: ao
perturbar uma solução supersaturada (agitando ou
adicionando soluto), o soluto em excesso precipita e a
solução se torna saturada.
Coeficiente de solubilidade (Cs) ou solubilidade é a
quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em
uma certa quantidade de solvente, a uma dada
temperatura. Ou seja, é a quantidade de soluto em uma
solução saturada, para uma certa quantidade de
solvente.
Para soluções aquosas, o coeficiente de solubilidade
geralmente é dado em g de soluto/100 g de água.
Curvas de solubilidade são os gráficos que apresentam
a variação dos coeficientes de solubilidade das
substâncias em função da temperatura.
Note que, quanto maior a pressão parcial do gás, maior a
sua solubilidade. O valor de k depende da temperatura, do
soluto e do solvente. Além disso, a dissolução de gases é
sempre um processo exotérmico, portanto a solubilidade
de gases sempre aumenta com a diminuição da
temperatura.
EXERCÍCIOS DE REVISÃO
Os exercícios de revisão estão resolvidos no
final da lista.
1. a) O acetato de sódio é um sal que apresenta
solubilidade 46 g/100 g de água, a 20°C, e 65 g/100 g de
água, a 40 °C. A seguir, são descritas diversas etapas na
preparação de soluções aquosas de acetato de sódio.
Para cada uma das etapas, escolha a palavra que melhor
descreve a solução, entre: diluída, concentrada, saturada
ou supersaturada.
I – Adicionam-se 2 g de soluto a 100 g de água a 20 °C.
Agita-se a solução com um bastão.
II – Adicionam-se mais 40 g de soluto à solução. Agita-se
a solução com um bastão.
III – Adicionam-se mais 4 g de soluto à solução. Agita-se
a solução com um bastão.
IV – Adicionam-se mais 15 g de soluto à solução. Agita-se
a solução com um bastão.
Dissolução endotérmica
(absorve calor)
CASD Vestibulares
Dissolução exotérmica
(libera calor)
Química – Soluções
1
V – A solução é aquecida até 40° C e posteriormente é
agitada com um bastão.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
Tarefa mínima: 1, 2, 3, 4, 9, 13, 15
VI – Adicionam-se mais 4 g de soluto à solução. Agita-se
a solução com um bastão.
VII – A solução é lentamente resfriada até atingir a
temperatura de 20 °C, sem nenhuma perturbação externa.
VIII – Adicionam-se mais 5 g de soluto à solução. Agita-se
a solução com um bastão.
b) Em quais das etapas descritas acima ocorre o
surgimento de precipitado? Nesses casos, encontre a
massa do precipitado formado.
Os exercícios propostos possuem dicas no
final da lista.
1. (UEPG-PR) A solubilidade do nitrato de potássio em
água, em função da temperatura, é dada na tabela abaixo.
Considerando-se soluções de KNO3 em 100 g de água,
assinale o que for correto.
Temperatura (°C)
Solubilidade do KNO3
(g/100 g de água)
0
20
40
60
100
13,3
31,6
63,9
110
246
01) A 20 °C, uma solução com 40 gramas está saturada.
02) A 0 °C, uma solução com 10 gramas está insaturada.
04) A 40 °C, uma solução com 120 gramas está
supersaturada.
08) A 100 °C, uma solução com 120 gramas está
saturada.
2. (CPS) Em uma das Etecs, após uma partida de
basquete sob sol forte, um dos alunos passou mal e foi
levado ao pronto-socorro. O médico diagnosticou
desidratação e por isso o aluno ficou em observação,
recebendo soro na veia. No dia seguinte, a professora de
Química usou o fato para ensinar aos alunos a preparação
do soro caseiro, que é um bom recurso para evitar a
desidratação.
Soro Caseiro
Um litro de água fervida
Uma colher (de café) de sal
Uma colher (de sopa) de açúcar
c) A dissolução do acetato de sódio é um processo que
absorve ou libera calor? Justifique.
2. (UFPE) A solubilidade do oxalato de cálcio a 20 °C é de
33,0 g por 100 g de água. Qual a massa, em gramas, de
CaC2O4 depositada no fundo do recipiente quando 100 g
de CaC2O4 (s) são adicionados em 200 g de água a 20 °C?
Após a explicação, os alunos estudaram a solubilidade
dos dois compostos em água, usados na preparação do
soro, realizando dois experimentos:
I. Pesar 50 g de açúcar (sacarose) e adicionar em um
béquer que continha 100 g de água sob agitação.
II. Pesar 50 g de sal (cloreto de sódio) e adicionar em um
béquer que continha 100 g de água sob agitação.
Após deixar os sistemas em repouso, eles
deveriam observar se houve formação de corpo de chão
(depósito de substância que não se dissolveu). Em caso
positivo, eles deveriam filtrar, secar, pesar o material em
excesso e ilustrar o procedimento.
Um grupo elaborou os seguintes esquemas:
CASD Vestibulares
Química – Soluções
2
5. (Unesp) No gráfico, encontra-se representada a curva
de solubilidade do nitrato de potássio (em gramas de
soluto por 1000 g de água).
Analisando os esquemas elaborados, é possível afirmar
que, nas condições em que foram realizados os
experimentos,
a) o sistema I é homogêneo e bifásico.
b) o sistema II é uma solução homogênea.
c) o sal é mais solúvel em água que a sacarose.
d) a solubilidade da sacarose em água é 50 g por 100 g
de água.
e) a solubilidade do cloreto de sódio (NaCℓ) em água é de
36 g por 100 g de água.
3. (UFRGS) A solubilidade aquosa do KNO3 é de
36g/100mL, na temperatura 25°C, e de 55g/100mL na
temperatura de 35°C. Uma solução de KNO3 preparada
em água a 30°C, contendo 55g deste sal em 100mL de
água será uma
a) solução saturada, porém sem precipitado.
b) solução saturada na presença de precipitado.
c) solução não saturada, porém sem precipitado.
d) solução não saturada na presença de precipitado.
e) mistura heterogênea formada por sal precipitado e
água pura.
4. (UEG-GO) O gráfico abaixo mostra a curva de
solubilidade para diversos sais inorgânicos. A análise do
gráfico permite concluir que a quantidade mínima de água,
em gramas, a 10ºC, necessária para dissolver 16 g do sal
A é igual a:
Para a obtenção de solução saturada contendo 200 g de
nitrato de potássio em 500 g de água, a solução deve estar
a uma temperatura, aproximadamente, igual a
a) 12°C.
b) 17°C.
c) 22°C.
d) 27°C.
e) 32°C.
6. (Unifesp) Uma solução contendo 14 g de cloreto de
sódio dissolvidos em 200 mL de água foi deixada em um
frasco aberto, a 30 °C. Após algum tempo, começou a
cristalizar o soluto. Qual volume mínimo e aproximado, em
mL, de água deve ter evaporado quando se iniciou a
cristalização?
Dados:
solubilidade, a 30°C, do cloreto de sódio = 35 g/100 g de
água; densidade da água a 30°C = 1,0 g/mL.
a) 20.
b) 40.
c) 80.
d) 100.
e) 160.
7. (Fuvest) O gráfico adiante mostra a solubilidade (S) de
K2Cr2O7 sólido em água, em função da temperatura (t).
Uma mistura constituída de 30 g de K2Cr2O7 e 50 g de
água, a uma temperatura inicial de 90 °C, foi deixada
esfriar lentamente e com agitação. A que temperatura
aproximada deve começar a cristalizar o K2Cr2O7?
a) 12
b) 20
c) 36
d) 48
a) 25 °C
CASD Vestibulares
Química – Soluções
b) 45 °C
c) 60 °C
d) 70 °C
e) 80 °C
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8. (UFRGS) A sacarose é extraordinariamente solúvel em
água, como mostram os dados da tabela abaixo.
T (°C)
Solubilidade (g/100 g de H2O)
30
220
50
260
Prepara-se uma solução saturada dissolvendo 65 g de
sacarose em 25 g de água a 50 °C. A quantidade de água
a ser adicionada a esta solução inicial, de modo que,
quando a solução resultante for resfriada até 30 °C
tenhamos uma solução saturada de sacarose em água,
sem presença de precipitados, é de aproximadamente
a) 2,5 g.
b) 4,5 g.
c) 10,0 g.
d) 15,8 g.
e) 40,0 g.
O estudante concluiu que as soluções originais 1, 2 e 3
eram, respectivamente,
a) não saturada, não saturada e saturada.
b) não saturada, saturada e supersaturada.
c) saturada, não saturada e saturada.
d) saturada, saturada e supersaturada.
e) supersaturada, supersaturada e saturada.
11. (UFPE) Uma solução saturada de NH4Cℓ foi preparada
a 80 °C utilizando-se 200 g de água. Posteriormente, esta
solução sofre um resfriamento sob agitação até atingir
40 °C. Determine a massa de sal depositada neste
processo. A solubilidade do NH4Cℓ varia com a
temperatura, conforme mostrado no gráfico a seguir.
9. (UFMG) Seis soluções aquosas de nitrato de sódio,
NaNO3, numeradas de I a VI, foram preparadas, em
diferentes temperaturas, dissolvendo-se diferentes
massas de NaNO3 em 100 g de água. Em alguns casos, o
NaNO3 não se dissolveu completamente. Este gráfico
representa a curva de solubilidade de NaNO 3, em função
da temperatura, e seis pontos, que correspondem aos
sistemas preparados:
12. (UERJ) Um laboratorista precisa preparar 1,1 kg de
solução aquosa saturada de um sal de dissolução
exotérmica, utilizando como soluto um dos três sais
disponíveis em seu laboratório: X, Y e Z. A temperatura
final da solução deverá ser igual a 20 °C. Observe as
curvas de solubilidade dos sais, em gramas de soluto por
100 g de água:
A partir da análise desse gráfico, é CORRETO afirmar que
os dois sistemas em que há precipitado são
a) I e II.
b) I e III.
c) IV e V.
d) V e VI.
10. (UFRGS) Um estudante analisou três soluções
aquosas de cloreto de sódio, adicionando 0,5 g deste
mesmo sal em cada uma delas. Após deixar as soluções
em repouso em recipientes fechados, ele observou a
eventual presença de precipitado e filtrou as soluções,
obtendo as massas de precipitado mostradas no quadro
abaixo.
Solução
1
2
3
CASD Vestibulares
Precipitado
Nenhum
0,5 g
0,8 g
A massa de soluto necessária, em gramas, para o preparo
da solução equivale a:
a) 100
b) 110
c) 300
d) 330
Química – Soluções
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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
200 g de KCℓ. O diagrama representa a solubilidade do
KCℓ em água, em gramas de soluto/100 mL de H2O, em
diferentes temperaturas.
Pode-se afirmar que o sal possui
a) solubilização exotérmica.
b) precipitação endotérmica.
c) solubilização endotérmica.
d) baixa solubilidade em água.
e) solubilidade constante.
16. (Unifesp) As solubilidades dos sais KNO3 e NaCℓ,
expressas em gramas do sal por 100 gramas de água, em
função da temperatura, estão representadas no gráfico a
seguir.
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.
14. (Unicamp) Nas salinas, o cloreto de sódio é obtido pela
evaporação da água do mar a 30 °C, aproximadamente.
a) Um volume de água do mar é evaporado até o
aparecimento de NaCℓ sólido. Qual é a concentração de
NaCℓ na solução resultante? Justifique a resposta.
b) Qual o volume de água do mar que deve ser evaporado
completamente para a produção de 1,00 kg de NaCℓ
sólido?
Atenção: nem todos os dados fornecidos a seguir serão
utilizados para resolver os itens anteriores.
Dados:
- Massa molar da água: 18,0 g/mol
- Massa molar do NaCℓ: 58,4 g/mol
- Solubilidade do NaCℓ em água, a 30 °C: 6,16 mol/L, que
corresponde a 360 g/L.
- Concentração do NaCℓ na água do mar: 0,43 mol/L, que
corresponde a 25 g/L
- Densidade da água do mar a 30 °C: 1,03 g/cm3
- Densidade da água pura a 30 °C: 0,9956 g/cm3
Com base nas informações fornecidas, pode-se afirmar
corretamente que:
a) a dissolução dos dois sais em água são processos
exotérmicos.
b) quando se adicionam 50 g de KNO3 em 100 g de água
a 25°C, todo o sólido se dissolve.
c) a solubilidade do KNO3 é maior que a do NaCℓ para toda
a faixa de temperatura abrangida pelo gráfico.
d) quando se dissolvem 90 g de KNO3 em 100 g de água
em ebulição, e em seguida se resfria a solução a 20°C,
recupera-se cerca de 30 g do sal sólido.
e) a partir de uma amostra contendo 95 g de KNO 3 e 5 g
de NaCℓ, pode-se obter KNO3 puro por cristalização
fracionada.
17. (UFMG) Sabe-se que o cloreto de sódio pode ser
obtido a partir da evaporação da água do mar. Analise
este quadro, em que está apresentada a concentração de
quatro sais em uma amostra de água do mar e a
respectiva solubilidade em água a 25 °C:
15. (UFRRJ) Examine o gráfico, que representa a
solubilidade (g/L) de um sal iônico em água, em função da
temperatura (°C).
Considerando-se as informações desse quadro, é
CORRETO afirmar que, na evaporação dessa amostra de
água do mar a 25°C, o primeiro sal a ser precipitado é o
a) NaBr.
b) CaSO4.
c) NaCℓ.
d) MgCℓ2.
CASD Vestibulares
Química – Soluções
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18. (FGV) Na figura, são apresentadas as curvas de
solubilidade de um determinado composto em cinco
diferentes solventes.
II) Colocar num recipiente 3,6 g de um dos sais e 10,0mL
de água e, em outro recipiente 3,6 g do outro sal e
10,0 mL de água. Agitar e manter a temperatura de 28 °C.
III) Colocar num recipiente 3,8 g de um dos sais e 10,0 mL
de água e, em outro recipiente, 3,8 g do outro sal e
10,0 mL de água. Agitar e manter a temperatura de 45 °C.
Na purificação desse composto por recristalização, o
solvente mais indicado para se obter o maior rendimento
no processo é o:
a) I.
b) II.
c) III.
d) IV.
e) V.
19. (Fuvest) O processo de recristalização, usado na
purificação de sólidos, consiste no seguinte:
1) Dissolve-se o sólido em água quente, até a saturação.
2) Resfria-se a solução até que o sólido se cristalize.
Os gráficos a seguir mostram a variação, com a
temperatura, da solubilidade de alguns compostos em
água.
Pode-se distinguir esses dois sais somente por meio
a) do procedimento I.
b) do procedimento II.
c) do procedimento III.
d) dos procedimentos I e II.
e) dos procedimentos I e III.
21. (Unesp) A poluição térmica, provocada pela utilização
de água de rio ou mar para refrigeração de usinas
termoelétricas ou nucleares, vem do fato da água retornar
ao ambiente em temperatura mais elevada que a inicial.
Este aumento de temperatura provoca alteração do meio
ambiente, podendo ocasionar modificações nos ciclos de
vida e de reprodução e, até mesmo, a morte de peixes e
plantas. O parâmetro físico-químico alterado pela poluição
térmica, responsável pelo dano ao meio ambiente, é
a) a queda da salinidade da água.
b) a diminuição da solubilidade do oxigênio na água.
c) o aumento da pressão de vapor da água.
d) o aumento da acidez da água, devido à maior
dissolução de dióxido de carbono na água.
e) o aumento do equilíbrio iônico da água.
O método de purificação descrito acima é mais eficiente
e menos eficiente, respectivamente, para:
a) NaCℓ e KNO3
b) KBr e NaCℓ
c) KNO3 e KBr
d) NaCℓ e KBr
e) KNO3 e NaCℓ
20. (Fuvest) NaCℓ e KCℓ são sólidos brancos cujas
solubilidades em água, a diferentes temperaturas, são
dadas pelo gráfico a seguir. Para distinguir os sais, os três
procedimentos foram sugeridos:
I) Colocar num recipiente 2,5 g de um dos sais e 10,0 mL
de água e, em outro recipiente, 2,5 g do outro sal e
10,0 mL de água. Agitar e manter a temperatura de 10 °C.
CASD Vestibulares
22. (Fuvest) Certo refrigerante é engarrafado, saturado
com dióxido de carbono (CO2) a 5 °C e 1 atm de CO2 e
então fechado. Um litro desse refrigerante foi mantido
algum tempo em ambiente à temperatura de 30°C. Em
seguida, a garrafa foi aberta ao ar (pressão atmosférica de
1 atm) e agitada até praticamente todo o CO2 sair. Nessas
condições (30°C e 1 atm), qual o volume aproximado de
CO2 liberado?
Dados: Massa molar do CO2 = 44 g/mol
Volume molar dos gases a 1 atm e 30 °C = 25 L/mol
Solubilidade do CO2 no refrigerante a 5 °C e sob 1 atm de
CO2 = 3,0 g/L.
a) 0,40 L
b) 0,85 L
c) 1,7 L
d) 3,0 L
e) 4,0 L
Química – Soluções
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23. (ITA) A 25°C e 1 atm, uma amostra de 1,0 L de água
pura foi saturada com oxigênio gasoso (O2) e o sistema foi
mantido em equilíbrio nessas condições. Admitindo-se
comportamento ideal para o O2 e sabendo-se que a
constante da Lei de Henry para esse gás dissolvido em
água é igual a 1,3 × 10–3 mol L–1. atm–1, nas condições do
experimento, assinale a opção CORRETA que exprime o
valor calculado do volume, em L, de O2 solubilizado nessa
amostra.
a) A figura a seguir ilustra a separação de uma mistura de
dois polímeros: policarbonato (densidade 1,20 g/cm 3) e
náilon (densidade 1,14 g/cm 3). Com base na figura e no
gráfico identifique os polímeros A e B. Justifique.
a) 1,3 x 10–3
b) 2,6 x 10–3
c) 3,9 x 10–3
d) 1,6 x 10–2
e) 3,2 x 10–2
24. (Unicamp) 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 CO2 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 CO2 /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 do CO2 na água (em
gramas/100 g de água) a 40 °C e 100 atm. Mostre na
figura como ela foi determinada.
b) Qual deve ser a concentração mínima da solução, em
gramas de cloreto de sódio por 100 gramas de água,
para que se observe o que está representado na figura
da esquerda?
26. (Fuvest) O rótulo de um frasco contendo determinada
substância X traz as seguintes informações:
Propriedade
Cor
Inflamabilidade
Odor
Ponto de Fusão
Ponto de ebulição a 1 atm
Densidade a 25ºC
Solubilidade em água a 25ºC
Descrição ou valor
Incolor
Não inflamável
Adocicado
- 23 ºC
77ºC
1,59 / cm3
0,1 g/ 100 g de H2O
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
27. (Fuvest) A recristalização consiste em dissolver uma
substância a uma dada temperatura, no menor volume de
solvente possível e a seguir resfriar a solução, obtendo-se
cristais da substância.
25. (Unicamp) Na construção do Centro Olímpico de
Tianjin, onde ocorreram os jogos de futebol, o teto foi
construído em policarbonato, um polímero termoplástico
menos denso que o vidro, fácil de manusear, muito
resistente e transparente à luz solar. Cerca de 13.000 m 2
de chapas desse material foram utilizados na construção.
CASD Vestibulares
Duas amostras de ácido benzoico, de 25,0 g cada, foram
recristalizadas em água segundo esse procedimento, nas
condições apresentadas na figura 1:
Química – Soluções
7
a) Calcule a quantidade de água necessária para a
dissolução de cada amostra.
b) Qual das amostras permitiu obter maior quantidade de
cristais da substância? Explique.
Dados: curva de solubilidade do ácido benzoico em água
(massa em gramas de ácido benzoico que se dissolve em
100g de água, em cada temperatura), ver figura 2.
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.
30. (Unicamp - Adaptada) Preparou-se uma solução
dissolvendo-se 40 g de Na2SO4 em 100 g 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?
b) Qual a concentração da solução final (20 °C), em g/L?
Dados: as curvas de solubilidade do Na2SO4.10H2O e do
Na2SO4, no gráfico a seguir; a solubilidade está indicada,
nos dois casos, em "g de Na2SO4/100g de H2O".
Densidade da água: 1 g/cm³
28. (FEI-SP) Tem-se 500 g de uma solução aquosa de
sacarose saturada a 50 °C. Qual a massa de cristais que
se separam da solução, quando ela é resfriada até 30 °C?
Dados: Coeficiente de solubilidade da sacarose em água:
Cs a 30°C = 220 g/100 g de água.
Cs a 50 °C = 260 g/100 g de água.
29. (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.
2 NaCℓ(aq) + 2 H2O(ℓ) → Cℓ2(g) + 2 NaOH(aq) + H2(g)
3 Cℓ2(g) + 6 NaOH(aq) → 5 NaCℓ(aq) + NaCℓO3(aq) + 3 H2O(ℓ)
31. (UFG-GO) 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 3.000 m3, 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 × 1010 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:
* 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.
CASD Vestibulares
Química – Soluções
8
32. (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:
RESOLUÇÕES DOS EXERCÍCIOS DE
REVISÃO
ozônio (g) + H2O (ℓ) → ozônio (aq)
I – Temos uma solução a 20 °C com 2 g de soluto
em 100 g de água, ou seja, 50 vezes menor massa de
soluto do que solvente. Assim, podemos afirmar que há
pouco soluto em relação ao solvente e portanto a solução
está diluída.
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.
1. a)
II – Agora temos uma solução a 20 °C com 42 g
de soluto em 100 g de água. A massa de soluto agora é
praticamente metade da massa de solvente. Assim,
podemos afirmar que há muito soluto em relação ao
solvente e portanto a solução está concentrada.
Note que não existe um limiar definido entre uma
solução diluída e concentrada. Por esse motivo, os termos
“diluída” e “concentrada” são mais utilizados para
comparar duas soluções diferentes. Por exemplo: “na
etapa II, a solução está mais concentrada (ou menos
diluída) do que na etapa I”.
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.
33. (ITA) O frasco mostrado na figura ao lado contém uma
solução aquosa saturada em oxigênio, em contato com ar
atmosférico, sob pressão de 1 atm e temperatura de
25 °C. Quando gás é borbulhado através desta solução,
sendo a pressão de entrada do gás maior do que a
pressão de saída, de tal forma que a pressão do gás em
contato com a solução possa ser considerada constante e
igual a 1 atm, é ERRADO afirmar que a concentração de
oxigênio dissolvido na solução.
III – Agora temos uma solução a 20 °C com 46 g
de soluto em 100 g de água. Como este valor é igual à
solubilidade do composto para essa temperatura, a
solução atingiu a quantidade máxima de soluto possível e
portanto ela está saturada.
IV – Como a solução já atingiu seu limite, os 15 g
de soluto adicionado não vão fazer parte da solução.
Mesmo após mexer a solução, esses 15 g de soluto vão
permanecer no corpo de fundo. A solução continua
saturada.
V – Ao aquecer a solução para 40 °C, a
solubilidade aumenta para 65 g de soluto por 100 g de
água. Assim, após mexer o a solução, os 15 g de soluto
que estavam no corpo de fundo passam a fazer parte da
solução, que passa a conter 61 g de solvente. Podemos
afirmar que a solução está concentrada (porém não
saturada).
VI – Ao adicionar 4 g de soluto e mexer, a solução
passa a ter 65 g de soluto, que é a quantidade máxima
para a temperatura de 40 °C. Portanto, a solução está
saturada.
a) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob
temperatura de 25 °C, é ar atmosférico.
b) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob
temperatura de 25 °C, é nitrogênio gasoso.
c) aumenta, quando o gás borbulhado, sob temperatura
de 15 °C, é ar atmosférico.
d) aumenta, quando o gás borbulhado, sob temperatura
de 25 °C, é oxigênio praticamente puro.
e) permanece inalterada, quando o gás borbulhado, sob
temperatura de 25 °C, é uma mistura de argônio e
oxigênio, sendo a concentração de oxigênio nesta mistura
igual à existente no ar atmosférico.
CASD Vestibulares
VII – Ao resfriar lentamente a solução para 20 °C,
sem perturbação nenhuma, os 65 g de soluto
permanecem dissolvidos, sendo que a essa temperatura
o limite é 46 g. Assim, a solução está supersaturada. Isso
quer dizer que ela encontra-se instável e qualquer
perturbação provocará a precipitação do soluto em
excesso.
VIII – Ao adicionar mais soluto à solução, ela foi
perturbada. Assim, ocorre a precipitação do soluto em
excesso: 65 – 46 = 19 g. Os 5 g de soluto adicionados
também passam a fazer parte do corpo de fundo, cuja
massa vai ser de 19 + 5 = 24 g. Os 46 g de soluto restantes
permanecem dissolvidos. Como essa é a quantidade
máxima para essa temperatura, a solução está saturada.
Química – Soluções
9
b) Há a presença de precipitado (ou corpo de
fundo) nas etapas IV e VIII. Na etapa IV, a massa de
precipitado é 15 g e, na etapa VIII, a massa de precipitado
é 24 g, conforme explicado na resolução do item anterior.
c) A dissolução do acetato de sódio em água é um
processo endotérmico (absorve calor), porque a
solubilidade do composto aumenta com a temperatura
(segundo o enunciado, 46 g por 100 g de água a 20 °C e
65 g por 100 g de água a 40 °C).
Isso ocorre porque, ao aumentar a temperatura da
solução, o sistema procura absorver o calor fornecido.
Como a dissolução é endotérmica, mais calor é absorvido
ao dissolver uma quantidade maior de soluto, ou seja, ao
aumentar a solubilidade. Isso será explicado com maior
clareza oportunamente na frente de físico-química.
2. Segundo o enunciado, a solubilidade do oxalato
de cálcio a 20 °C é 33 g por 100 g de água. Isso quer dizer
que é possível dissolver, no máximo, 33 g de oxalato de
cálcio em água.
Só que a massa de água é 200 g de água. Nesse
caso, é possível dissolver o dobro de soluto do que em
100 g de água: 66 g. Também poderíamos ter encontrado
esse resultado montando a seguinte regra de três:
Massa de água
(solvente)
100 g
200 g
Massa de oxalato
de cálcio (soluto)
33 g
x
100 g 33 g
=
⇒ 𝐱 = 𝟔𝟔 𝐠
200 g
x
Assim, dos 100 g de oxalato de cálcio adicionados
aos 200 g de água, 66 g vão se dissolver e os 34 g
restantes vão permanecer não dissolvidos no fundo do
recipiente (constituindo o precipitado, corpo de fundo ou
corpo de chão). Assim, a massa depositada no fundo do
recipiente é 34 g.
DICAS PARA OS EXERCÍCIOS
PROPOSTOS
Por fim: como há corpo de chão no sistema II, isso
quer dizer que a solução sobrenadante está saturada. Isso
quer dizer que a quantidade máxima de cloreto de sódio
está dissolvida nesses 100 g de água. Como foram
adicionados 50 g e 14 g ficaram no corpo de chão, então
36 g de soluto estão dissolvidos.
3. A solubilidade do KNO3 a 30 °C está entre os
valores a 25 °C e 35 °C, ou seja, está entre 36 g e 55 g,
para 100 mL de água. Logo, a solubilidade do KNO 3 a
30 °C é menor do que 55 g/100 g de água.
Isso quer dizer que, ao adicionar 55 g de KNO 3 a
100 g de água a 30 °C, parte irá se dissolver, parte irá para
o precipitado. Se existe precipitado, então a solução
sobrenadante é necessariamente saturada.
4. Note, pelo gráfico, que a solubilidade do sal A é
80 g/100 g de H2O a 10 °C. Assim, 100 g dissolvem, no
máximo, 80 g do sal A. Só que queremos saber a
quantidade mínima de água para dissolver 16 do sal A:
Massa de sal A
(soluto)
80 g
16 g
5. Atenção: nesse gráfico, a solubilidade está
representada em g/1000 g de água, e não 100 g, como de
costume.
Se uma solução saturada contém 200 g de nitrato
de potássio em 500 g de água a uma certa temperatura,
então, nessa temperatura, a solubilidade do nitrato de
potássio é 400 g/1000 g H2O. Use o gráfico para encontrar
a temperatura que corresponde a este valor de
solubilidade.
6. Assim que iniciar a cristalização, quer dizer que
a solução já não comporta mais a quantidade de soluto
que antes estava dissolvida. Ou seja, temos que achar o
volume de água tal que a solução esteja saturada.
A solução sempre vai ter 14 g de cloreto de sódio.
Pelos dados fornecidos, uma solução de 35 g de cloreto
de sódio em 100 g de água a 30 °C está saturada. Qual a
massa de água em uma solução saturada com 14 g de
cloreto de sódio, na mesma temperatura?
1. A 20 °C, a solubilidade do KNO3 é 31,6 g por
100 g de água. Assim, uma solução com 40 g de KNO3 em
100 g de água tem mais soluto do que o limite para essa
temperatura – logo, ela está supersaturada. Use o mesmo
raciocínio para os outros itens, lembrando que:
- supersaturada = acima do limite
- saturada = no limite
- insaturada = abaixo do limite
2. Um sistema monofásico é homogêneo,
enquanto um sistema bifásico é heterogêneo.
Note que ao adicionar a mesma massa de
sacarose e cloreto de sódio a 100 g de água a 20 °C, toda
a sacarose se dissolve, enquanto apenas parte do cloreto
de sódio se dissolve. Qual deles é mais solúvel?
Todos os 50 g de sacarose se dissolveram, mas
isso quer dizer que este é o limite? A solução de sacarose
está saturada?
CASD Vestibulares
Massa de água
(solvente)
100 g
x
Massa de cloreto
de sódio (soluto)
35 g
14 g
Massa de água
(solvente)
100 g
x
Resolvendo a regra de três, encontre que x = 40 g
de água, ou 40 mL, já que a densidade é 1 g/mL. Assim,
a solução inicialmente tem 200 mL de água. A água
começa a evaporar, até que ela passa a ter apenas 40 mL
de água. A partir desse ponto, inicia a cristalização
(precipitação do soluto). Qual foi o volume de água que
evaporou?
7. Essa questão é parecida com a anterior, só que
em vez de mudar a quantidade de água, muda a
temperatura. Pelo gráfico, encontre a temperatura em que
a solução de 30 g de K2Cr2O7 em 50 g de H2O é saturada.
Química – Soluções
10
8. Temos uma solução com 65 g de sacarose.
Qual deve ser a massa de água para que uma solução a
30 °C seja saturada? Como a solubilidade da sacarose é
220 g/100 g de H2O a 30 °C:
Massa de
sacarose (soluto)
220 g
65 g
Massa de água
(solvente)
100 g
x
Não esqueça que a solução já tinha 25 g de água
e que a questão pede a quantidade que deve ser
adicionada.
9. Os pontos abaixo da curva correspondem a
soluções não saturadas, os pontos exatamente sobre a
curva correspondem a soluções saturadas e os pontos
acima da curva correspondem a soluções saturadas com
precipitado.
Note que, neste último caso, as soluções não são
supersaturadas, pois a ordenada (coordenada vertical)
dos pontos determina a massa de soluto adicionada, e não
dissolvida. Além disso, o enunciado menciona que “em
alguns casos, o NaNO3 não se dissolveu completamente.”
10. Se o estudante adicionou 0,5 g de soluto e não
houve precipitado, quer dizer que a solução ainda poderia
dissolver mais soluto do que ela já dissolvia. Ou seja, a
solução 1 é ...?
Se o estudante adicionou 0,5 g de soluto e o
precipitado foi de exatamente 0,5 g, então a solução já
estava com a quantidade máxima de soluto dissolvida. Ou
seja, a solução 2 é ...?
Se o estudante adicionou 0,5 g de soluto e o
precipitado foi de 0,8 g, então esses 0,3 g adicionais
estavam dissolvidos além do limite comportado pela
solução. Ou seja, a solução 3 é ...?
Esse método abordado pela questão é uma forma
prática de verificar se uma solução é não saturada,
saturada ou supersaturada.
11. Se a solução é saturada a 80 °C com 200 g de
água, então foram adicionados 120 g de soluto, pois a
solubilidade nessa temperatura é 60 g/100 g de H2O. Ao
resfriar para 40 °C, a solução passa a comportar 80 g de
soluto, pois a solubilidade nessa temperatura é
40 g/100 g de H2O. Dos 120 g iniciais, 80 g permanecem
dissolvidos. Qual a massa de sal depositada?
Note que o resfriamento ocorre sob agitação, para
evitar a formação de solução supersaturada.
12. Dissolução exotérmica é aquela que tem a
curva de solubilidade decrescente. Assim, o sal desejado
é o sal X. De acordo com o gráfico, a solubilidade de X a
20 °C é 10 g/100 g de água.
Note que 1,1 kg é a massa da solução, ou seja,
massa de soluto mais massa de solvente.
13. Atente para o fato de que ambas as soluções
são saturadas, inclusive a do frasco I. No frasco I, foram
adicionados 200 g de soluto para 400 mL de água, ou seja,
50 g de sal para 100 mL de água. Como a solução está
CASD Vestibulares
saturada, a temperatura da solução é aquela em que a
solubilidade é 50 g/100 mL de água.
A 20 °C, a solubilidade do sal é 30 g/100 mL de
água. Isso quer dizer que, em 400 mL de água, a
quantidade máxima de sal dissolvida é quatro vezes 30 g:
120 g. Então têm 120 g de sal em solução, só que
originalmente foram adicionados 200 g. Ou seja, quantos
gramas de sal estão depositados no fundo do frasco?
14. Assim que começar a aparecer NaCℓ sólido,
quer dizer que a solução acabou de passar pelo ponto em
que estava saturada. Quando a solução é saturada, a sua
concentração é igual à ...? A mesma ideia é explorada na
questão 6.
Atenção: a questão quer saber o volume de água
do mar. A água do mar é saturada em NaCℓ?
15. Um gráfico de solubilidade versus temperatura
indica que a dissolução é favorecida pelo aumento de
temperatura, ou seja, a dissolução absorve calor (é
endotérmica).
16. Cristalização fracionada é um processo de
separação de misturas que utiliza a diferença de
solubilidade entre dois solutos para separá-los. Como a
solubilidade do KNO3 varia acentuadamente com a
temperatura, e a do NaCℓ não, esse é um método possível
para separar uma mistura de KNO3 e NaCℓ.
17. O primeiro sal a ser precipitado é aquele que
atingir a concentração de saturação primeiro. O primeiro
sal a ser precipitado é aquele que apresentar a maior
razão concentração / solubilidade em água (por quê?).
Note que o CaSO4 está presente em quantidade
pequena, porém a sua solubilidade é muito baixa.
18. Na purificação por recristalização, varia-se a
temperatura da solução para diminuir a solubilidade do
soluto, de modo a recolher o precipitado formado (constitui
o soluto puro). Assim, o ideal é escolher um solvente de
modo que a solubilidade do soluto varie o máximo possível
com a temperatura.
19. Mesma ideia da questão anterior. Quanto
maior for a variação da solubilidade com a temperatura,
mais eficiente vai ser o processo de recristalização.
20. Verifique qual (ou quais?) dos processos
produz uma solução de aspecto diferente (com ou sem
corpo de fundo) para cada um dos sais. Esse (ou esses?)
processo é aquele que é capaz de distinguir um sal do
outro.
21. Lembre-se de que a solubilidade dos gases
em líquidos sempre diminui com o aumento da
temperatura.
22. Calcule o número de mols de CO2 dentro da
garrafa, e em seguida calcule qual seria o volume ocupado
por essa quantidade de gás, sabendo que 1 mol de gás a
30 °C e 1 atm ocupa 25 L. Como ele forneceu esse dado,
não precisa usar PV = nRT.
Química – Soluções
11
23. Essa questão é muito parecida com a anterior,
só que agora temos que calcular a solubilidade do O 2
usando a lei de Henry: S = kP, onde k = 1,3∙10-3 mol/L.atm
(constante da lei de Henry para o O2 a 25 °C) e P = 1 atm
(pressão parcial do O2).
Quando souber a quantidade de O2 dissolvida (em
mol), calcule o volume ocupado por essa quantidade de
O2 usando PV = nRT.
24. Lembre-se de que a solubilidade dos gases
em água aumenta com o aumento da pressão e com a
diminuição da temperatura.
25. Note que A boia na solução de cloreto de
sódio, enquanto B afunda. Qual tem a maior densidade?
26. Note que a solubilidade de X em água é muito
baixa e que a substância X tem maior densidade do que a
água.
27. Os valores aproximados de solubilidade do
ácido benzoico obtidos a partir do gráfico são:
Temperatura
(°C)
20
30
60
90
Solubilidade
(g/100 g de H2O)
0,5
0,75
2
5
Para saber a massa de cristais formada em cada
amostra, calcule a massa do soluto que precipita quando
a temperatura é reduzida. Vai ser a massa de soluto
adicionada (25 g) menos a massa que permanece
dissolvida na temperatura de recristalização.
28. Note que 500 g é a massa da solução, ou seja,
massa de sacarose mais massa de água. Podemos
chamar a massa de sacarose de x e a massa de água de
y. Como a massa da solução é 500 g:
𝑥 + 𝑦 = 500
Agora, esta solução está saturada a 50 °C, ou
seja: existem 260 g de sacarose para cada 100 g de água.
Matematicamente:
𝑥 260
=
= 2,6
𝑦 100
Resolva o sistema formado por essas duas
equações e encontre a massa de água e a massa de
sacarose no sistema. Em seguida, quando a temperatura
baixar, a solubilidade da sacarose vai diminuir. Ou seja,
parte dela vai se separar da solução na forma de cristais.
30. Quando a curva de solubilidade apresenta
“bicos”, como neste caso, isso indica que o soluto muda a
sua estrutura. Nesse caso, o “bico” ocorre a
aproximadamente 30 °C, o que quer dizer que, abaixo
desta temperatura, o soluto passa a ter águas de
hidratação. Assim, o corpo de fundo será Na2SO4 ∙ 10 H2O,
e não apenas Na2SO4.
31. Essa é uma questão interdisciplinar com
calorimetria. Temos que encontrar qual a temperatura final
do lago, após receber as águas do Rio Quente. Sabendo
qual é o calor perdido pelas águas do Rio Quente
(Q = - 7,5 × 1010 cal), a massa das águas (m = 5 × 109 g)
e o calor específico da água (c = 1 cal/g°C), podemos
encontrar a variação de temperatura das águas quentes
substituindo os valores na seguinte equação:
𝑄 = 𝑚 ⋅ 𝑐 ⋅ Δ𝑇
Sabendo que a temperatura inicial das águas
quentes é 48 °C, sabemos agora a temperatura final das
águas quentes e, consequentemente, a temperatura final
do lago. Como a temperatura inicial do lago é 25 °C, basta
fazer a diferença da solubilidade do nitrato de sódio
nessas temperaturas (olhando os valores no gráfico).
32. Lembre-se que a solubilidade de um gás em
água é sempre proporcional à pressão parcial do gás.
Quando a pressão aumenta de 3.000 Pa para 5.000 Pa, a
solubilidade também vai ser 5/3 maior, para todas as
temperaturas.
Para saber a temperatura em que a solubilidade é
zero, temos que encontrar a equação da reta
representada no gráfico:
𝑆 =𝑎⋅𝑡+𝑏
S é a solubilidade, t é a temperatura e a e b são
os coeficientes que devem ser determinados. Como fazer
isso? Basta encontrar dois pontos por onde a reta passa.
Podemos pelo gráfico que, quando t = 5, S = 22 e quando
t = 15, S = 16. Substituindo na equação, obtemos um
sistema para encontrar os valores de a e b:
22 = 5𝑎 + 𝑏
{
16 = 15𝑎 + 𝑏
33. Segundo a lei de Henry, a solubilidade do O 2
depende apenas da temperatura e da pressão parcial de
O2. Se aumenta a pressão parcial de O2, a solubilidade
aumenta. Se a temperatura diminui, a solubilidade
aumenta. Se nem a temperatura e nem a pressão parcial
se alterarem, a solubilidade permanece inalterada.
29. Pelo gráfico de solubilidade, note que uma
solução com 100 g de água saturada tanto em cloreto
quanto clorato tem 40 g de cloreto e 170 g de clorato.
Ao resfriar a solução para 25 °C, veja pelo gráfico
quais os novos valores da solubilidade do cloreto e do
clorato para saber a massa de cada um que precipitou.
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Química – Soluções
GABARITO
Exercícios de revisão: resposta na resolução
Exercícios propostos
1. 02 e 04
2. E
3. B
12
4. B
permanecer não-dissolvida. Como X é mais denso
que a água, vai permanecer sob a água:
5. D
6. E
7. D
8. B
9. B
10. B
11. 40 g
27. a) Amostra 1: 500 g de água
Amostra 2: 1250 g de água
12. A
13. a) 80 °C
b) Na amostra 1, foi obtida maior quantidade
de cristais (22,5 g) do que na amostra 2 (15,625 g).
b) 80 g
14. a) 6,16 mol/L
28. 55,5 g
b) 40 L
29. a) 40 g de cloreto e 170 g de clorato
15. C
b) Pureza do clorato: 97,2 %
16. E
c) Absorve calor (endotérmica), pois a
solubilidade aumenta com o aumento da
temperatura.
17. B
18. A
19. E
30. a) Na2SO4 ∙ 10 H2O
20. C
b) 200 g/L
21. B
31. Variação: 5 g/100 cm³ de solução
22. C
32. a)
23. E
24. a)
b) Solubilidade em função da temperatura:
S(t) = – 0,6t + 25
A solubilidade é zero para t = 41,6 °C
b) 5,5 g/100 g de água
33. B
25.
a) O polímero A é o náilon e o B é o
policarbonato, pois B tem maior densidade do que A.
b) 23,4 g/100 g de água
"Se sonhar um pouco é perigoso, a solução não é sonhar
menos e sim sonhar mais."
26.
a) A substância está no estado líquido, pois a
temperatura de 25 °C está entre o ponto de fusão e o
ponto de ebulição.
– Marcel Proust, escritor francês
"Se você não faz parte da solução, então faz parte do
precipitado."
b) 55,8 g
c) Como X é pouco solúvel em água,
praticamente toda a quantidade adicionada vai
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Química – Soluções
– Autor desconhecido
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