QUÍMICA
Prof. Jorginho
SOLUÇÕES AULA 1 – COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE - SÉRIE AULA
Entende-se por coeficiente solubilidade, a massa máxima de soluto que pode ser dissolvida em uma
quantidade pré-definida de solvente (normalmente 100g) a uma dada temperatura.
Quando a solução obtida possui uma quantidade de soluto dissolvida inferior a esse coeficiente, a
solução é classificada como INSATURADA.
Quando a solução obtida possui uma quantidade de soluto dissolvida igual a esse coeficiente, a
solução é classificada como SATURADA.
Se a misturarmos soluto em um solvente, em quantidade superior ao coeficiente de solubilidade,
teremos um EXCESSO de soluto que será depositado no fundo do recipiente e, receberá o nome de
CORPO DE FUNDO.
1. A solubilidade de um sal ―X‖ é de 30g de X/ 100g de água a 25 ºC. Classifique as soluções abaixo, a
25 ºC, e indique em qual sistema existe corpo de fundo.
a) Mistura de 17g de X com 100g de água.
b) Mistura de 30g de X com 100g de água.
c) Mistura de 32g de X com 100g de água.
d) Mistura de 4g de A com 10g de água.
(sugestão: Calcule a solubilidade de X para 10g de água)
Cálculo:
2. O gráfico ao lado indica a solubilidade de um composto
orgânico em função da temperatura.
a) Calcule a massa mínima de água, necessária para
dissolver 8g do ácido a 40 ºC.
b) Calcule a massa mínima de água, aproximada,
necessária para dissolver 8g do ácido a 80 ºC.
c) Qual a massa máxima de solução saturada que pode ser
obtida com 500g de água a 80 ºC? (sugestão: monte uma
tabela com soluto, solvente e solução saturada)
3. A temperatura influencia no valor do coeficiente de solubilidade das substâncias. Se o processo de
dissolução for endotérmico, quanto maior a temperatura, maior será o coeficiente de solubilidade. Se o
processo for exotérmico, quanto maior a temperatura, menor será a o coeficiente de solubilidade.
Classifique os processos de dissolução abaixo em ENDOTÉRMICO ou EXOTÉRMICO:
a)
Solubilidade (grama de
4
8
14
20
de soluto/100g de água)
o
Temperatura ( C)
20
30
Classificação:
Gráfico:
1
40
50
b)
Solubilidade (grama de
de soluto/100g de água)
o
Temperatura ( C)
17
12
10
5
20
30
40
50
Classificação:
Gráfico:
c) Dissolução de um ácido em água.
Classificação:
Gráfico:
4. Ao resfriarmos a solução do soluto abaixo (gráfico) de 80 ºC
para 40 ºC, percebe-se que a solubilidade diminui de 60g para
40g, por cada porção de 100g de água, ou seja, forma-se 20g
de corpo de fundo para cada 100g de água. Calcule a massa
de corpo de fundo formada quando se prepara uma solução
saturada a 80 ºC, utilizando-se 300g de água e,
posteriormente, resfria-se a solução para 40 ºC.
5.
Analise a tabela ao lado.
Solubilidade da sacarose
Temperatura °C
a) Qual a massa de corpo de fundo que se forma (por
g/100 g de H2O
100g de água) quando se resfria uma solução
0
180
saturada de 30 ºC para 0 ºC?
b) Se prepararmos 640g de solução saturada a 30 ºC e
30
220
posteriormente resfria-la para 0 ºC, qual será a
massa de corpo de fundo formada?
(dica: lembre-se que solução saturada = soluto mais solvente e calcule a massa de água nos 640g
de solução)
c) qual a % em massa de sacarose para uma solução saturada a 30°C
2
SÉRIE CASA
1. (Ufpr 2013) A solubilidade das substâncias é um parâmetro muito importante no preparo de soluções e
permite comparar a natureza de dissolução de diversos solutos. A solubilidade pode variar com a
temperatura, conforme mostra o gráfico a seguir.
Dados: Massa molar (g/mol): Na 23; Rb 86; Li 7; K 39; N 14; O 16; C 35.
A partir das informações extraídas do gráfico, faça o que se pede:
a) Considere as soluções saturadas (em 100 g de água; densidade = 1 g/mL) dos sais NaNO 3, RbC, LiC
e KC a 60°C. Coloque as soluções desses sais em ordem crescente de concentração (em mol/L).
b) Suponha que você possui um recipiente contendo 100 g de solução saturada de LiC a 70°C. Se essa
solução for resfriada a 40°C, qual a massa de precipitado que ficará depositada no fundo?
2. (Fuvest 2013) A vida dos peixes em um aquário depende, entre outros fatores, da quantidade de
oxigênio (O2) dissolvido, do pH e da temperatura da água. A concentração de oxigênio dissolvido deve
ser mantida ao redor de 7 ppm (1 ppm de O 2 = 1 mg de O2 em 1000 g de água) e o pH deve
permanecer entre 6,5 e 8,5.
Um aquário de paredes retangulares possui as seguintes dimensões: 40 50 60 cm (largura x
comprimento x altura) e possui água até a altura de 50 cm. O gráfico abaixo apresenta a solubilidade do
O2 em água, em diferentes temperaturas (a 1 atm).
a) A água do aquário mencionado contém 500 mg de oxigênio
dissolvido a 25°C. Nessa condição, a água do aquário está
saturada em oxigênio? Justifique.
3
Dado: densidade da água do aquário = 1,0 g/cm .
b) Deseja-se verificar se a água do aquário tem um pH adequado
para a vida dos peixes. Com esse objetivo, o pH de uma amostra
de água do aquário foi testado, utilizando-se o indicador azul de
bromotimol, e se observou que ela ficou azul. Em outro teste, com
uma nova amostra de água, qual dos outros dois indicadores da
tabela dada deveria ser utilizado para verificar se o pH está
adequado? Explique.
3
3. (Fuvest 2012)
O rótulo
seguintes informações:
de
um
frasco
Propriedade
Cor
Inflamabilidade
Odor
Ponto de Fusão
Ponto de ebulição a 1 atm
Densidade a 25ºC
Solubilidade em água a 25ºC
contendo
determinada
substância
X
traz
as
Descrição ou valor
Incolor
Não inflamável
Adocicado
- 23 ºC
77ºC
3
1,59 / cm
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.
3
Dado: densidade da água a 25 °C = 1,00 g / cm
4. (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 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 molar do CO2 na água (em gramas/100 g de água) a 40 °C e 100 atm. Mostre
na figura como ela foi determinada.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
A cada quatro anos, durante os Jogos Olímpicos, bilhões de pessoas assistem à tentativa do
Homem e da Ciência de superar limites. Podemos pensar no entretenimento, na geração de empregos, nos
avanços da Ciência do Desporto e da tecnologia em geral. Como esses jogos podem ser analisados do
ponto de vista da Química? As questões a seguir são exemplos de como o conhecimento químico é ou
pode ser usado nesse contexto.
4
5. (Unicamp 2009) 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
2
manusear, muito resistente e transparente à luz solar. Cerca de 13.000 m de chapas desse material
foram utilizados na construção.
a)
A figura a seguir ilustra a separação de uma mistura de dois polímeros: policarbonato (densidade
3
3
1,20 g/cm ) e náilon (densidade 1,14 g/cm ). Com base na figura e no gráfico identifique os polímeros A
e B. Justifique.
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?
5
AULA 2 – DE SOLUÇÕES
1. (Unicamp 2013) A maturação e o amaciamento da carne bovina podem ser conseguidos pela adição de
uma solução de cloreto de cálcio di-hidratado na concentração de 0,18 mol por litro. Obtém-se um
melhor resultado injetando-se 50 mililitros dessa solução em 1 quilograma de carne. Concentrações
mais elevadas de cloreto de cálcio interferem no sabor e na textura da carne, comprometendo
sua qualidade.
a) Considerando o enunciado acima, que massa de cloreto de cálcio di-hidratado seria necessária para se
obter o melhor resultado da maturação de 1 kg de carne bovina?
b) Sabendo-se que o íon cálcio é quem ativa o sistema enzimático responsável pelo amaciamento da carne,
caso o cloreto de cálcio di-hidratado fosse substituído por cloreto de cálcio anidro, na mesma
concentração (mol/L), o resultado obtido no processo seria o mesmo? Responda sim ou não e justifique
sua resposta levando em conta apenas o aspecto estequiométrico dessa substituição.
2. (Ufes 2012) A embalagem do "sal light", um sal de cozinha comercial com reduzido teor de sódio, traz a
seguinte informação: "Cada 100 gramas do sal contém 20 gramas de sódio". Determine
a) a porcentagem (em massa) de NaC nesse sal;
b) a quantidade de íons sódio existentes em 10,0 gramas desse sal;
c) a concentração de NaC (em mol/L) em uma solução preparada pela dissolução de 10,0 gramas desse
-3
sal em 25,0 gramas de água, sabendo que a densidade da solução resultante foi de 1,12 g/cm ;
d) as frações em mol de NaC e de H2O em uma solução preparada pela dissolução de 10,0 gramas desse
sal em 25,0 gramas de água.
3. (Ufmg 2011) Neste quadro, apresentam-se as concentrações aproximadas dos íons mais abundantes
em uma amostra de água típica dos oceanos e em uma amostra de água do Mar Morto:
Água típica dos oceanos
Concentração/
Íon
(g/L)
(mol/L)
+
Na
10,7
0,47
+
K
0,39
0,010
2+
Mg
1,3
0,05
2+
Ca
0,40
0,010
Cℓ
19
0,54
Br
0,07
0,0009
HCO3
SO24
0,14
3
Água do Mar Morto
Concentração/
Íon
(g/L)
(mol/L)
+
Na
31,5
1,37
+
K
6,8
0,17
2+
Mg
36
1,5
2+
Ca
13,4
0,33
Cℓ
180
5,1
Br
5,2
0,065
0,0023
HCO3
Traço
Traço
0,03
SO24
0,6
0,006
4. Assinalando com um X a quadrícula apropriada, indique se um objeto que afunda na água do Mar Morto
afunda também, ou não, na água típica dos oceanos. Justifique sua indicação.
Na água típica dos oceanos, o mesmo objeto
(
) afunda.
(
) não afunda.
5. Indique a fórmula, o nome da família e o período da tabela periódica a que pertence o elemento
correspondente ao ânion que apresenta a maior concentração, em mol/L, na água do Mar Morto.
6. Considerando os íons relacionados no quadro apresentado na página anterior, indique as fórmulas dos
íons dos metais alcalinos e as dos metais alcalinos terrosos.
7. A partir da concentração, em mol/L, dos cátions e dos ânions presentes na água típica dos oceanos,
calcule a carga elétrica total dos cátions e dos ânions presentes em 1,0 litro dessa água.
(Nos seus cálculos, utilize apenas duas casas decimais)
8. Considerando os cálculos efetuados no item 4, desta questão, e assinalando com um X a quadrícula
apropriada, indique se a água típica dos oceanos é, eletricamente, positiva, neutra ou negativa.
Justifique sua indicação.
A água típica dos oceanos é, eletricamente, (
) positiva (
6
) neutra. (
) negativa.
–3
9. (Ita 2011) Estima-se que a exposição a 16 mg m de vapor de mercúrio por um período de 10 min seja
letal para um ser humano. Um termômetro de mercúrio foi quebrado e todo o seu conteúdo foi
espalhado em uma sala fechada de 10 m de largura, 10 m de profundidade e 3 m de altura, mantida
a 25 °C.
Calcule a concentração de vapor de mercúrio na sala após o estabelecimento do equilíbrio
–6
Hg   Hg g , sabendo que a pressão de vapor do mercúrio a 25 °C e 3 x 10 atm, e verifique se a
concentração de vapor do mercúrio na sala será letal para um ser humano que permaneça em seu interior
por 10 min.
10. (Ufop 2010) Pinturas a óleo tendem a escurecer com o tempo. Tal escurecimento é consequência da
reação do PbO, usado como pigmento branco das tintas, com H 2S proveniente da poluição do ar. Isso
leva à formação de um produto de cor preta, o PbS. A recuperação das pinturas requer o tratamento
com soluções de peróxido de hidrogênio, conforme a seguinte equação não balanceada:
PbS(s) + H2O2(aq)
PbSO4(s) + H2O(l)
a) Faça o balanceamento dessa equação.
b) Indique:
Agente redutor:____________________________________
Agente oxidante:___________________________________
c) Calcule o volume de uma solução de peróxido de hidrogênio 20% v/v, necessário para remover
completamente uma camada de 1,195g do PbS. (Dado: densidade H2O2 pura=1,4g/mL)
11. (Unesp 2010) Durante este ano, no período de vacinação contra a gripe A (H1N1), surgiram
comentários infundados de que a vacina utilizada, por conter mercúrio (metal pesado), seria prejudicial
à saúde. As autoridades esclareceram que a quantidade de mercúrio, na forma do composto tiomersal,
utilizado como conservante, é muito pequena. Se uma dose dessa vacina, com volume igual a 0,5 mL,
contém 0,02 mg de Hg, calcule a quantidade de matéria (em mol) de mercúrio em um litro da vacina.
–1
Dado: Massa molar do Hg = 200 g·mol .
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Sabe-se que a condutividade elétrica de uma solução é uma medida de sua facilidade de conduzir corrente
elétrica. Assim, quanto maior a quantidade de íons dissociados, maior será a condutividade da solução.
Num experimento, uma solução aquosa de ácido sulfúrico foi gradualmente adicionada a um recipiente
equipado com uma célula de condutividade contendo inicialmente 40 mL de uma solução de hidróxido de
bário 0,0125 M, conforme a figura a seguir. Enquanto o ácido era adicionado, foram tomadas medidas
relativas à condutividade elétrica da solução.
O gráfico a seguir registra os dados de condutividade em função do volume de solução ácida
adicionada (Va).
12. (Ufrj 2010) Com base nas informações apresentadas:
a) escreva a equação da reação entre o ácido sulfúrico e o hidróxido de bário;
b) explique a variação da condutividade elétrica nos trechos a-p e p-b indicados no gráfico.
7
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Massas atômicas (u.m.a)
O
16
C
12
H
1
N
14
Zn
65,4
In 2 = 0,69.
Lei de decaimento radioativo: N
N0 e kt
Constante criométrica da água = 2 K kg mol
Massa específica da água = 1,0 g/mL
1
R 0,082 atm L mol
1
K
1
8,314 J mol 1K
1
13. (Ime 2010) Calcule a massa de 1 L de uma solução aquosa de nitrato de zinco cuja concentração é
expressa por 0,643 molar e por 0,653 molal.
14. (Unifesp 2009) O ácido nítrico é um dos ácidos mais utilizados na indústria e em laboratórios químicos.
É comercializado em diferentes concentrações e volumes, como frascos de 1 litro de solução aquosa,
que contém 60 % em massa de HNO3 massa molar 63 g/mol). Por se tratar de ácido forte, encontra-se
totalmente na forma ionizada quando em solução aquosa diluída. É um líquido incolor, mas adquire
coloração castanha quando exposto à luz, devido à reação de foto de composição. Nesta reação, o
ácido nítrico decompõe-se em dióxido de nitrogênio, gás oxigênio e água.
a) Escreva as equações químicas, devidamente balanceadas, da reação de foto de composição do ácido
nítrico e da ionização do ácido nítrico em meio aquoso.
°
b) A 20 C, a solução aquosa de ácido nítrico descrita apresenta concentração 13,0 mol/L. Qual é a
densidade desta solução nessa mesma temperatura? Apresente os cálculos efetuados.
15. (Fuvest 2008) Existem soluções aquosas de sais e glicose, vendidas em farmácias, destinadas ao
tratamento da desidratação que ocorre em pessoas que perderam muito líquido. Uma dessas soluções
tem a composição apresentada na tabela.
-1
a) Calcule a concentração, em mol L , dos íons sódio e dos íons citrato, nessa solução.
b) Tal solução aquosa apresenta atividade óptica. Qual das espécies químicas presentes é responsável por
essa propriedade? Justifique.
16. (Ufrrj 2008) "As águas dos mares e oceanos contêm vários sais, cuja salinidade (quantidade de sais
dissolvida) varia de acordo com a região em que foram colhidas as amostras. O Mar Vermelho, por
exemplo, é o que apresenta maior salinidade - aproximadamente 40 g de sais dissolvidos para cada litro
de água (40 g/L). Já o Mar Báltico é o que apresenta menor salinidade - em média, (30 g/L).
Cerca de 80 % (em massa) dos sais dissolvidos são constituídos de cloreto de sódio; nos outros 20 %
são encontrados vários sais, como o cloreto de magnésio e o sulfato de magnésio."
USBERCO & SALVADOR. "Integrando seu conhecimento". São Paulo: Editora Saraiva, 2006.
Com base no texto e considerando a importância cotidiana, para a vida das sociedades modernas, do uso
do cloreto de sódio, determine a concentração molar (mol/L) de cloreto de sódio (NaCℓ) no Mar Vermelho.
Dado: Massa molar do NaCℓ = 58,5 g/mol.
17. Foram misturados 50g de NaCl com 450mL de H2O. Qual % em massa do NaCl na mistura?
18. Foi misturado 100mL de C6H6 (d=0,8g/mL) com 400mL de CCl4 (d=1,2g/mL). Pede-se:
a) a % em massa para o C6H6 nesta mistura.
b) a % em volume para o CCl4 nesta mistura.
19. Que massa de sal deve-se adicionar a 460g de água para que a mistura tenha 8% em massa de sal?
20. Um vinho do porto possui graduação alcoólica de 20°GL.Supondo uma garrafa de 800mL desse vinho e
a detanol = 0,8g/mL, pede-se:
a) a massa em gramas de álcool numa garrafa desse vinho.
b) o volume de álcool ingerido ao se tomar duas taças de 60mL desse vinho.
c) qual o volume de álcool a ser ingerido, para ser acusado no teste do bafômetro, sabendo que este
aparelho só acusa valores a partir de 0,01mg de álcool/L de sangue e que o organismo humano só
absorve 15% em massa do álcool ingerido?
8
3
3
21. Determine a massa de H2SO4 em 500cm de uma solução aquosa de d=1,96g/cm com 98% em massa
desse soluto.
22. Que volume de uma solução aquosa de ácido fosfórico a 85% m/m e d=1,85g/mL deverá conter 20g
desse soluto?
23. Uma solução possui 20% em massa de NaOH e densidade 1,2g/mL.Calcule:
a) a molaridade dos íons em solução.
b) a molalidade dessa solução.
c) a fração molar do NaOH
GABARITO
Resposta da questão 1:
a) Cloreto de cálcio di-hidratado: CaC 2.2H2O 147 g/ mol.
A maturação e o amaciamento da carne bovina podem ser conseguidos pela adição de uma solução de
cloreto de cálcio di-hidratado na concentração de 0,18 mol por litro, então:
50 mL 0,05 L
0,18 mol
n
n 0,009 mol
1L
0,05 L
147 g
1 mol
0,009 mol
mCaC 2 .2H2O
mCaC 2 .2H2O
1,323 g
b) Teremos:
Cloreto de cálcio di hidratado : CaC 2 .2H2O.
Cloreto de cálcio anidro : CaC 2 .
Como as concentrações das soluções são as mesmas, a proporção molar também, ou seja, as soluções
apresentam a mesma concentração de íons cálcio (Ca2 ) , portanto o resultado obtido no processo de
maturação seria o mesmo.
Resposta da questão 2:
a) Teremos:
NaC 58,5 g / mol
Na
23,0 g / mol
"Cada 100 gramas do sal light contém 20 gramas de sódio‖:
58,5 g (NaC)
23,0 g (Na)
m (NaC)
m
20,0 g (Na)
50,87 g
100 g do sal light
50,87 g (NaC)
50,87 % de NaC
Porcentagem em massa de NaC é de 50,87%.
b) Teremos:
100,0 g (sal light)
20 g de sódio
10,0 g (sal light)
mNa
2 g (sódio)
23,0 g (sódio)
2,0 g (sódio)
n
mNa
6 1023 (íons Na )
n
0,52 1023 (íons Na )
5,2 1022 (íons Na )
9
c) Teremos:
100,0 g (sal light)
50,87 g (NaC)
10,0 g (sal light)
mNaC
5,087 g de NaC
mNaC
Em 10,0 g do sal light temos 5,087 g de NaC , então:
58,5 g (NaC)
1 mol
5,087 g (NaC)
nNaC
8,7 10
dsolução
nNaC
2
mol
1,12 g.cm
3
1,12 103 g.L
msolução
mNaC
1L
1120 g (solução)
V
V
mágua
msolução
1120 g.L
5,087 g 25,0 g
30,087 g
30,087 g (solução)
0,026863 L
Concentração (mo / L)
Concentração (mo / L)
Concentração (mo / L)
nNaC
Vsolução
8,7 10 2
323,86554 10
0,026863
3,24 mol / L
2
d) Item anulado pela comissão coordenadora do vestibular da UFES.
Resposta da questão 3:
1. A densidade da água do Mar Morto é maior do que a densidade da água típica dos oceanos, por isso, um
objeto que afunda no Mar Morto também afunda na água típica dos oceanos.
2. Ânion que apresenta a maior concentração, em mol/L, na água do Mar Morto: C (cloreto).
Pertence à família ou grupo VIIA ou 17 (halogênios); terceiro período da tabela periódica.
3. Fórmulas dos íons dos metais alcalinos (família IA): Na e K .
Fórmulas dos metais alcalinos terrosos (família IIA): Mg2 e Ca2 .
4. Teremos:
Íon/Carga
Na (+1)
(mol/L)
(+1) 0,47
K (+1)
Mg2 (+2)
(+1)
0,010
(+2)
0,05
Ca2 (+2)
Total
(+2) 0,010
+ 0,60 mol/L
Íon/Carga
C (–1)
(mol/L)
(–1) 0,54
Br (–1)
(–1)
0,0009
HCO3 (–1)
(–1)
0,0023
SO24 (–2)
(–2)
0,03
Total
– 0,60 mol/L
10
5. A água típica dos oceanos é eletricamente neutra.
As soluções são eletricamente neutras e neste caso: + 0,60 + (– 0,60) = 0.
Resposta da questão 4:
Teremos:
P V n R T
n
P
R T
V
P [Hg] R T
3 10
6
[Hg] 8,21 10
[Hg] 1,23 10
7
2
298
M
-3
Transformando para mg.m :
c 1,23 10 7 200,59 g.L 1
c
246,73 10
7
g.L 1
c
246,73 10
7
(103 mg).(10 3 m3 )
c
246,73 10 1 mg.m
c
24,67 mg.m
1
3
3
–3
Essa concentração é maior do que a letal (16 mg.m ) informada no enunciado.
Resposta da questão 5:
a) 2PbS(s) + 8H2O2(aq)
2PbSO4(s) + 8H2O(l).
b) 2PbS(s) + 8H2O2(aq)
2PbSO4(s) + 8H2O(l)
Teremos:
S (-2) para S (+ 6) (oxidação).
O (-1) para O (- 2) (redução).
Agente redutor: PbS.
Agente oxidante: H2O2.
c) 2PbS(s) + 8H2O2(aq)
2 x 239 g
8 x 34 g
mH2O2
1,195 g
2PbSO4(s) + 8H2O(l)
mH2O2 = 0,68 g
A partir de densidade da água oxigenada, vem:
dH2O2 = 1,4 g/mL, então
1 mL
VH2O2
1,4 g
0,68 g
VH2O2 = 0,486 mL
0,486 mL
20 %
V
100 %
V = 2,43 mL
11
Resposta da questão 6:
Teremos:
0,02 mg
0,5 mL
m
m
1000 mL
40 mg
200000 mg
1 mol (Hg)
40 mg
n
2 10
Resposta da questão 7:
a) A equação será dada por: Ba(OH)2 + H2SO4
4
n
mol
BaSO4 (s) + 2 H2O.
b) Como a reação de neutralização forma um sal praticamente insolúvel, o BaSO 4 (s), a quantidade de íons
em solução diminui. Consequentemente diminui a condutividade elétrica no trecho a-p, até um valor
próximo a zero no ponto de equivalência (ponto p na figura).
A partir do ponto de equivalência p, o ácido sulfúrico continua a ser adicionado e sofre ionização, por isso a
condutividade elétrica aumenta novamente no trecho p-b.
Resposta da questão 8:
Para uma concentração 0,643 molar, teremos:
0,643 mol (Zn(NO3 )2 )
ou
0,643
189,4 g
mZn(NO3 )2
1L
1L
121,7842 g 121,78 g
0,12178 kg
Para uma concentração 0,653 molal, teremos:
0,653 mol (Zn(NO3 )2 )
ou
0,653
mágua
1 kg (H2O)
189,4 g (Zn(NO3 )2 )
1 kg (H2O)
121,78 g (Zn(NO3 )2 )
mágua
0,984652 kg
0,98465 kg
Cálculo da massa total:
mtotal
mZn(NO3 )2
mágua
mtotal
0,12178 0,9865 1,1064 kg
Resposta da questão 9:
a) As reações podem ser representadas pelas seguintes equações químicas:
Foto de composição do ácido nítrico:
2HNO3
2NO2 + ½ O2 + H2O
Ionização do ácido nítrico:
+
HNO3 + H2O
H3O + NO3
ou
Ionização simplificada do ácido nítrico:
HNO3
+
H + NO3
-
b) Podemos relacionar porcentagem em massa ou título com a densidade e a molaridade de dois modos.
Mas antes analisemos a teoria envolvida.
12
Substituindo a massa do soluto na formula da concentração comum, temos:
Como,
3
Se a densidade for dada em g/mL ou g/cm devemos multiplicar a equação anterior por 1000, veja:
c = 1000 x x d
Sabemos que o número de mols do soluto é dado pela expressão:
Primeiro modo de resolução:
Substituindo os dados fornecidos vem:
0,60 x d = 13,0 x 63
d = 1365 g/L ou 1,365 g/mL
Segundo modo de resolução:
Como temos 13,0 mol em 1 L de solução, vem:
m(HNO3) = 13,0 x 63 = 819 g
819 g
60 %
x
100 %
x = 1365 g de ácido nítrico
Ou seja, teremos 1365 g em 1 L de solução, logo a densidade será 1365 g/L ou 1,365 g/mL.
Resposta da questão 10:
+
-2
a) [Na ] = 4,6 . 10 mol/L.
-2
[Citrato] = 1,0 . 10 mol/L.
b) Como a glicose é uma molécula quiral, ela é responsável pela atividade óptica.
Resposta da questão 11:
0,55 mol/L.
AULA 3 – SOLUÇÕES
1. (Pucrj 2013) Pipeta-se 50 mL de solução aquosa 0,02 mol/L de ácido clorídrico e transfere-se para um
balão volumétrico de 1000 mL, ajustando-se para esse volume a solução final, usando água pura.
Calcule o pH da solução final.
2. (Ufrgs 2012) Um estudante realizou uma diluição, conforme mostrado na
figura ao lado.
Supondo-se que a densidade da água, bem como da solução inicial, seja de
-1
1,0 g mL , qual será o volume de água a ser adicionado para que a solução
-1
passe a ter concentração de 0,2 mol L ? Justifique com cálculos.
13
3. (Ufjf 2012)
São duas as unidades usadas para expressar a concentração das soluções
alcoólicas comerciais.
Uma delas é o grau Gay Lussac (°GL), fração em volume ou percentual em volume (%v/v), e a outra é o
Instituto Nacional de Pesos e Medidas (INPM), que é a fração ou percentual em massa ou em peso
(%p/p). A atividade antimicrobiana das soluções alcoólicas está condicionada à sua concentração. O
álcool 70 (álcool etílico, C2H5OH, 70° INPM) é usado como desinfetante, pois, nessa concentração, o
álcool não desidrata a parede celular do micro-organismo, podendo penetrar seu interior onde irá
desnaturar proteínas. De acordo com essas informações, responda:
a) Calcule a concentração do álcool 70 d
0,87 g mL
1
, em mol L 1 ?
b) Calcule o volume do álcool comercial 92,8° INPM que deve ser usado para preparar 1,0 L de álcool 70?
c) A inflamabilidade do álcool etílico está relacionada com a sua queima na presença de oxigênio, e a
possibilidade de explosão com o volume de gás liberado. Calcule o volume de gás carbônico, nas CNTP,
liberado na queima de 1,0 L de álcool etílico puro d
0,79 g mL
1
?
d) A que propriedade pode ser atribuído o fato de que água e álcool etílico são miscíveis?
4. (G1 - cftmg 2011) Um aluno distraído misturou 0,3 L de uma solução de acido clorídrico 1mol L 1 com
0,1 L de HC 2mol L 1 . Ao perceber o erro, ele decidiu adicionar água para reestabelecer a
concentração de 1mol L 1 . Calcule o volume de H2O em mL adicionado a mistura .
5. (Uerj 2008) Certos medicamentos são preparados por meio de uma série de diluições. Assim, utilizandose uma quantidade de água muito grande, os medicamentos obtidos apresentam concentrações
muito pequenas.
A unidade mais adequada para medir tais concentrações é denominada ppm:
1 ppm corresponde a 1 parte de soluto em 1 milhão de partes de solução
Considere um medicamento preparado com a mistura de 1 g de um extrato vegetal e 100 kg de água pura.
Indique a concentração desse extrato vegetal no medicamento, em ppm,Justifique com cálculos.
6. (Uerj 2006) Para estudar os processos de diluição e mistura foram utilizados, inicialmente, três frascos
contendo diferentes líquidos.
A caracterização desses líquidos é apresentada na ilustração seguinte.
A seguir, todo o conteúdo de cada um dos frascos foi transferido para um único recipiente.
Considerando a aditividade de volumes e a ionização total dos ácidos, a mistura final apresentou uma
+
-1
concentração de íons H , em mol × L , igual a:
7. Observe, a seguir, a fórmula estrutural do ácido ascórbico, também conhecido como vitamina C:
-4
Para uma dieta saudável, recomenda-se a ingestão diária de 2,5 × 10 mol dessa vitamina,
preferencialmente obtida de fontes naturais, como as frutas.
Considere as seguintes concentrações de vitamina C:
-1
- polpa de morango: 704 mg.L ;
-1
- polpa de laranja: 528 mg.L .
Um suco foi preparado com 100 mL de polpa de morango, 200 mL de polpa de laranja e 700 mL de água.
qual a quantidade desse suco, em mililitros, que fornece a dose diária recomendada de vitamina C.
8. Misturando-se 150mL de solução 2 molar de NaCl com 250mL de solução molar de KCl, qual será a
molaridade de cada sal e de íons cloreto na solução final?
14
9. Juntando-se 300mL de HCl 0,4 molar e 200mL de NaOH 0,6 molar , pede-se as molaridades finais do
ácido, da base e do sal.
10. Misturam-se 500 ml de solução aquosa 0,10 M de ácido sulfúrico com 500 ml de solução aquosa 0,40 M
de hidróxido de sódio. Completada a reação:
a) o meio estará ácido ou básico? Justifique
b) qual a concentração molar do ácido ou da base remanescente? Indique os cálculos
Gabarito
Resposta da questão 1:
pH=3
Numa diluição, adiciona-se certo volume de solvente (no caso água) para que a concentração da solução
diminua. Em diluições, sabe-se que a diminuição da concentração é inversamente proporcional ao aumento
de volume.
O exercício afirma que houve uma diluição da solução de HC e que o volume passou de 50 mL para 1000
mL, ou seja, aumentou 20 vezes.
Dessa forma, podemos concluir que a concentração da solução inicial diminuiu 20 vezes.
Portanto:
[HC]INICIAL 2 10 2
1 10 3 mol / L
20
20
+
A solução é de um ácido forte, que ioniza 100%. Assim, podemos afirmar que a concentração de H vale
1 10 3 mol / L.
Cálculo de pH;
pH
log1 10 3 3,0
[HC]FINAL
Resposta da questão 2: [B]
Calculo da concentração inicial da solução:
1 mol de Na2SO4 —— 142 g
n
n —— 7,1 g
0,05 mol de Na2SO4
0,05 mol de Na2SO4 —— 200 mL
n
n —— 1000 mL
0,25 mol de Na2SO4 em 1 litro de solução
0,25 mol L
Ao adicionar mais água à solução, ocorrerá uma diluição, ou seja, a concentração final diminuirá de forma
inversamente proporcional ao volume final da solução. Aplica-se a expressão matemática abaixo,
considerando que a concentração final é 0,2 mol/L.
CINICIAL V~INICIAL
0,05
CFINAL VFINAL
0,2 V 0,04
0,01 0,2V
0,25 0,2
V
0,2 (V 0,2)
0,01
0,05L
0,2
50mL
Resposta da questão 3:
a) Num álcool 70° temos 70% de álcool e 30 g de água, ou seja, 70 g de álcool em 100 g de solução.
Então, teremos:
15
d 0,87 g / mL 870 g / L
% em massa 0,70
Concentração comum (% em massa) d
Concentração comum Concentração molar Massa molar (% em massa) d Concentração molar Massa molar
(% em massa) d
Concentração molar
Massa molar
0,70 870
Concentração molar
13,24 mol / L
46
b) A massa de álcool permanece inalterada, então:
92,8 92,8 g / 100 g de solução (antes)
70 70 g / 100 g de solução (depois)
Vfinal 1 L
C Concentração
m massa de soluto
V volume
m
C
m C V
V
mantes
mdepois
Cantes Vantes
Cdepois Vdepois
92,8 g / 100 g Vantes
Vantes 0,754 L
c) Teremos:
detanol 0,79 g / mL
C2H5 OH 3O2
46 g
790 g
VCO2
70 g / 100 g 1 L
790 g / L
2CO 2
3H2O
2 22,4 L
VCO2
769,39 L
d) As forças intermoleculares do tipo pontes de hidrogênio ou ligações de hidrogênio presentes na mistura
etanol-água são responsáveis pelo fato dessas substâncias serem miscíveis. Outra abordagem pode ser
feita a partir da polaridade presente nas moléculas das duas substâncias.
Resposta da questão 4: [B]
0,3 L de uma solução de acido clorídrico 1 mol L 1 :
1L
1 mol
0,3 L
0,3 mol
0,1 L de HC 2mol L 1 :
1L
2 mol
0,1 L
0,2 mol
n(HC)
0,3 0,2
0,5 mol em 0,4 L (0,3 + 0,1):
0,5
Concentração Molar
1,25 mol / L
0,4
Concentração Molar(início) Volume(início) Concentração Molar(final) Volume(final)
1,25 0,4
VH2O
1,0 (0,4 VH2O )
0,1 L
100 mL
Resposta da questão 5: [D]
Resposta da questão 6: [C]
16
APÊNDICE DE SOLUÇÕES - TITULAÇÃO
1. (Pucrj 2012) O vinagre utilizado como tempero nas saladas contém ácido acético, um ácido monoprótico
muito fraco e de fórmula HC2H3O2. A completa neutralização de uma amostra de 15,0 mL de vinagre
(densidade igual a 1,02 g/mL) necessitou de 40,0 mL de solução aquosa de NaOH 0,220 mol/L. A partir
dessas informações, pede-se:
a) o número de oxidação médio do carbono no ácido acético;
b) a porcentagem em massa de ácido acético no vinagre;
−
c) o volume de KOH 0,100 mol/L que contém quantidade de íons OH equivalente ao encontrado nos 40,0
mL de solução aquosa de NaOH 0,220 mol/L.
2. (Ufg 2010) Um suco de laranja industrializado tem seu valor de pH determinado pelo controle de
qualidade. Na análise, 20 mL desse suco foram neutralizados com 2 mL de NaOH 0,001 mol/L. Tendo
em vista o exposto,
a) determine o pH desse suco;
b) qual a técnica empregada nesse controle de qualidade?
c) como identificar que a neutralização ocorreu?
3. (Ufpr 2007) Uma amostra impura de ácido cítrico de fórmula molecular
C6H8O7, de 0,384 g, com a fórmula estrutural apresentada a seguir, foi
titulada com 30 mL de uma solução de NaOH 0,1 mol/L.
Descreva as reações envolvidas na titulação total e o teor de ácido
cítrico na amostra analisada em g %(m/m).
Massas atômicas: C = 12; H = 1; O = 16; Na = 23.
4. (Ufc 2002) O ácido oxálico é encontrado, em baixas concentrações, em alguns vegetais importantes na
alimentação humana, tal como o espinafre. Apesar de ser uma substância tóxica, é bem tolerado pelo
organismo humano em concentrações abaixo do limite de toxicidade. Os sucos concentrados de
espinafre, entretanto, podem conter quantidades excessivas do ácido oxálico, que ultrapassem tais
limites. Por este motivo, a indústria de sucos de espinafre exerce um controle rigoroso em seus produtos,
analisando os teores de ácido oxálico, através de titulação com o íon permanganato, de acordo com a
seguinte reação:
-
+
5H2C2O4 (aq) + 2MnO4 (aq) + 6H (aq)
2+
10CO2 (g) + 2Mn (aq) + 8H2O (ℓ)
a) Represente a configuração eletrônica do manganês, tal como se encontra nos reagentes e produtos.
b) Sabendo-se que uma amostra de 20 mL de suco de espinafre reagiu completamente com 24mL de uma
solução 0,20 M em íons permanganato, calcule a concentração molar, em ácido oxálico, neste suco.
5. (Unesp 1989) O vinagre comercial contém ácido acético (ácido etanoico). Na titulação de 5,0 mℓ de
-1
vinagre comercial com densidade 1,01 g.mℓ , gastou-se 8,4 mℓ de uma solução 0,40 M de hidróxido de
sódio (Massas atômicas: C = 12; H = 1; O = 16; Na = 23).
a) Desenhar esquematicamente a montagem do material de vidro essencial para fazer a titulação ácidobase. Dar o nome de cada componente do sistema.
b) Escrever a equação da reação que ocorreu. Calcular a percentagem do ácido acético no vinagre.
GABARITO:
Resposta da questão 1:
a) A fórmula estrutural do ácido acético é:
17
nox1 nox2
3 3
0.
2
2
b) A reação que ocorre durante a titulação pode ser representada pela equação abaixo:
Assim, o nox médio será calculado por: noxMÉDIO
H3CCOOH NaOH
H2O H3CCOONa
De acordo com a proporção estequiométrica:
nÁCIDO = nBASE
n
e que, portanto, n = C  V
V
Sabemos que C
Assim:
CÁCIDO
0,015
VÁCIDO = CBASE
VBASE
CÁCIDO = 0,04 0,220
CÁCIDO = 0,587 mol/L
Agora vamos determinar a concentração em g/L de ácido acético presente no vinagre.
1 mol de ácido acético
0,587 mol de ácido acético
m = 35,2 g/L
60 g
m
Cálculo da massa de vinagre (solução) presente em 1 litro.
1,02 g
1 mL
1000 mL
MSOLUÇAO
MSOLUÇÃO = 1020 g.
Finalmente vamos calcular a porcentagem em massa de ácido acético presente na solução.
1020 g
100 %
35,2 g
x
x = 3,46 % de ácido acético.
c) A equação de dissociação da do hidróxido de sódio é:
NaOH(aq) Na (aq) OH (aq)
Assim: nNaOH
n
OH
Sabemos que: n = C V
nNaOH = 0,220 0,040 = 8,8 10-3 mol de OH- .
Agora vamos calcular o volume da solução de KOH que apresenta essa mesma quantidade em mols de
íons OH
8,8 10-3 = 1 10-1 V
V = 8,8 10-2 L ou 88 mL.
Resposta da questão 2:
-6
-
+
a) 2 mL de NaOH 0,001 mol/L possuem 2 x 10 mol de OH . Assim, [H ] em 20 mL do suco é igual a
-6
-4
+
2 x 10 / 0,02 = 1,0 x 10 mol/L. Como pH = -log [H ]; pH = 4,0.
b) Titulação.
c) Através da mudança de cor da solução, causada pela adição de um indicador ácido-base.
18
Resposta da questão 3:
+
C6H8O7
3H + C6H5O7
+
3NaOH
3Na + 3OH
Equação global:
C6H8O7 + 3NaOH
3H2O + C6H5O7Na3
30 mL de uma solução de NaOH 0,1 mol/L:
0,1 mol ------- 1000 mL
n(NaOH) ------30 mL
n(NaOH) = 0,003 mol.
C6H8O7 + 3NaOH
3H2O + C6H5O7Na3
1 mol ----- 3 mols
0,001 mol ----- 0,003 mol
0,001 mol (C6H8O7) = 0,001 x 192 g = 0,192 g.
0,384 g ------ 100 % da amostra
0,192 g ------ % (m/m)
% (m/m) = 50 %.
Resposta da questão 4:
+7
2
2
6
2
6
a) Nos reagentes (MnO4): Mn : 1s 2s 2p 3s 3p
2+
2
2
6
2
6
5
Nos produtos (Mn ): 1s 2s 2p 3s 3p 3d
1
b) 0,6 mol L
Resposta da questão 5:
a) Observe a figura a seguir:
b) 3,99 %
19