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2ª Lista de Química

Geral II 2015/02

Prof. Dr. Roberto Barbosa de Castilho

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AM AZONAS CAMPUS UNIVERSITÁRIO SENADOR ARTHUR

VIRGÍLIO FILHO INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Equilíbrios em solução aquosa

1. Conceitue ácidos e bases de acordo com as seguintes teorias: Arrhenius, Brönsted-

Lowry, Lewis.

2. Indicar o ácido mais forte entre os seguintes pares:

a) H2S e HCl;

b) HNO2 e HNO3;

c) H2SO3 e HClO3.

3. Listar os ácidos carboxílicos em ordem crescente de força: CH3COOH, CH2ClCOOH,

CHCl2COOH.

4. Calcular o pH de uma solução de ácido lático 0,20 M. Dados: Ka = 8,4.10-4; pKa = 3,08.

R: 1,90.

5. Calcular o pH de uma solução de ácido cloroacético 0,22 M. Dados: Ka = 1,4.10-3; pKa

= 2,85. R: 1,77.

6. Calcular o pH e o percentual de base protonada de uma solução de hidroxilamina

(NH2OH) 0,15 M. Dados: Kb = 1,1.10-8; pKb = 7,97. R: 9,61; 0,027%.

7. Calcular o pH e o percentual de base protonada de uma solução de nicotina (C10H14N2)

0,012 M. Dados: Kb = 1,0.10-6; pKb = 5,98. R: 10,04; 0,92%.

8. Estimar o pH de uma solução de cloreto de metilamônio (CH3NH3Cl) 0,10 M. Dados:

pKb (CH3NH3) = 3,44. R: 5,78.

9. Estimar o pH de uma solução de nitrato de amônio (NH3NO3) 0,10 M. Dados: Kb (NH3)

= 1,8.10-5. R: 5,13.

10. Estimar o pH de uma solução de benzoato de potássio (KC6H5CO2) 0,10 M. Dados: Ka

(ácido benzóico) = 6,5.10-5. R: 8,59.

11. Estimar o pH de uma solução de KF 0,020 M. Dados: pKa (HF) = 3,45. R: 7,88.

12. Calcular o pH de uma solução de HNO3 1,0.10-7 M.R: 6,79.

13. Calcular o pH de uma solução de NaOH 2,0.10-7 M.R: 7,38.


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14. Calcular o pH de uma solução de HCN 2,0.10-4 M. Dados: Ka = 4,9.10-10; pka = 9,31. R:

6,48.

15. Calcular o pH de uma solução de HIO 1,0.10-2 M. Dados: Ka = 2,3.10-11; pka = 10,64. R:

6,31.

16. Calcular o pH de uma solução de ácido oxálico [(COOH)2] 0,01 M. Dados: Ka1 =

5,9.10-2; Ka2 = 6,5.10-5;. R: 2,06.

17. Calcular o pH de uma solução de ácido fosfórico (H3PO4) 0,50 M. Dados: Ka1 = 7,6.10-

3; Ka2 = 6,2.10-8; Ka3 = 2,1.10-13. R: 1,24.

18. Estimar o pH do NaHS (aq.) 0,10 M. Dados para o H2S: pKa1 = 6,89; pKa2 = 14,15. R:

10,52.

19. Estime as concentrações dos solutos na solução de H2S (aq.) 0,020 M. Dados: Ka1 =

1,3.10-7; Ka2 = 7,1.10-15;. R: [H2S] = 0,020M; [HS-] = 5,1.10-5M; [S2-] = 7,1.10-15M;

[H3O+] = 5,1.10-5; [OH-] = 2,0.10-10M.

20. A glicina protonada é um ácido diprótico com Ka1 = 4,5.10-3; Ka2 = 1,7.10-10. Calcule as

concentrações de todos os solutos na solução de NH3CH2COOHCl (aq.) 0,50 M. R:

[+NH3CH2COOH] = 0,45M; [Cl-] = 0,50M; [NH2CH2COOH] = 0,045M; [NH2CH2COO-]

= 1,7.10-10M; [H3O+] = 0,045M; [OH-] = 2,2.10-13M.

21. Deduza a equação de Henderson-Hasselbalch para um ácido fraco e uma base fraca.

O que significa pKa? Classifique a força dos ácidos e bases numa escala de pKa. O

que significa pKb? Esboce as curvas de % de ionização versus pH para um ácido fraco

e uma base fraca.

22. Derive uma fórmula para o cálculo da porcentagem da forma ionizada de um ácido

fraco e de uma base fraca.

23. Deduza uma expressão para calcular o pH de um ácido fraco em termos de sua con-

centração (c) e de seu pKa. Resp: pH = ½ pKa – ½ logc.

24. Deduza uma expressão para calcular o pH de uma base fraca em termos de sua con-

centração (c) e de seu pKa. Resp: pH = ½ pKw + ½ pKa + ½ logc.

25. Deduza uma expressão para calcular o pH de um sal de ácido fraco com base forte,

em termos da concentração do sal (c) e do pKa do ácido. Resp: pH = ½ pKw + ½ pKa +

½ logc.


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26. Deduza uma expressão para calcular o pH de um sal de base fraca com ácido forte,

em termos da concentração do sal (c) e do pKa do ácido. Resp: pH = ½ pKa - ½ logc.

27. Deduza uma expressão para calcular o pH de um sal de base fraca com ácido fraco,

em termos da concentração do sal (c) e do pKa do ácido e do pKb da base. Resp: pH =

½ pKw + ½ pKa - ½ pKb.

28. Calcule o pH das seguintes soluções:

a) Hidrocloreto de oxicodone 5% (pKa = 8,9; MM = 405,9);

b) Benzilpenicilina de sódio, 600 mg em 2 mL de água, para injeção (pKa = 2,76;

MM = 356,4);

c) 100mg/mL de maleato de clorfeniramina (MM = 390,8) em água, para injeção

(pKb clorfeniramina = 5,0; pKa ácido maléico = 1,9).

29. O vinagre é uma solução aquosa de ácido acético 4%. Calcule sua molaridade. O áci-

do acético (pKa = 4,73) é adicionado a uma solução aquosa resultado num pH = 3,9.

Calcule a porcentagem de ionização do ácido.

30. O triptofano é um aminoácido essencial encontrado em grandes quantidades na carne

de peru. Ao nos alimentarmos deste alimento (lembre-se das festas natalinas ou do

dia de ação de graças), esta carne chega ao estômago (pH = 1,8) onde é degradada

em peptídeos e aminoácidos. Então, a comida parcialmente processada vai para o

duodeno (pH = 6,2). Sabendo-se que a molécula de triptofano possui três centros

ácido base, justifique a forma predominante no estômago e no duodeno a partir do

cálculo do percentual das espécies ionizadas em função do pH.

31. Calcule a quantidade de acetato de sódio a ser adicionada a 100 mL de uma solução

de ácido acético 0,1 M para preparar um tampão de pH 5,20. Resp. 2,258 g.


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32. Calcule a mudança de pH ocorrida pela adição de 10 mL de NaOH 0,1 M na solução

tampão do exemplo anterior. Resp. 5,26.

33. Calcule a porcentagem de cocaína existente na forma de base livre numa solução de

cloreto de cocaína a pH = 4,5 e a pH = 8,0. Dados: pKb da cocaína = 5,6. Resp. 0,01 %

e 28,47%.

34. Demonstre que a capacidade tamponante (β = dc/dpH) pode ser expressa como β =

2,303.c0Ka[H3O+]/([H3O+] + Ka)2, a partir da seguinte expressão: pH = pKa + [ln(c/c0 –

c)]/ln10, onde c0 = concentração inicial do tampão e c = quantidade de base adiciona-

da.

35. Calcular a capacidade tamponante do tampão ácido acético-acetato de sódio do

exemplo anterior com pH = 4,0. Resp. 0,1096. c0 = quantidade total de componentes

no tampão: em 100 mL = 0,01 (HAc) + 0,02754 (Ac-).

36. Demonstre que a capacidade máxima de um tampão é alcançada quando pH = pKa.

Resp. βmax = 0,576 c0.

37. O hipoclorito de cálcio [Ca(OCl)2] é usado como desinfetante em piscinas. Quando

dissolvido em água, produz ácido hipocloroso que se ioniza da seguinte forma:

Ca(OCl)2(s) + 2H2O(l) ↔ 2HClO(aq) + Ca(OH)2(s)

2HClO(aq) ↔ H+(aq) + ClO-(aq), Ka = 3,0.10-8.

Por serem fortes oxidantes, o HClO e o ClO- matam as bactérias ao destruir seus

componentes celulares. Contudo, uma concentração de HClO demasiado elevada irri-

ta os olhos dos nadadores e uma concentração demasiado alta de ClO- provoca de-

composição dos íons pela luz solar. O pH recomendado para a água das piscinas é

7,8. Calcule a concentração dessas espécies nesse pH.

38. O odor desagradável do peixe é principalmente devido a compostos orgânicos (RNH2)

que contém o grupo amina. As aminas são bases tal como a amônia. Explique por que

colocar um pouco de suco de limão no peixe reduz o odor.

39. Prova a seguinte afirmação: quando a concentração de um ácido fraco HA diminui por

um fator de 10, a sua porcentagem de ionização aumenta por um fator de √10. Justifi-

que todos os pressupostos.

40. O esmalte dentário é a hidroxiapatita [Ca5(PO4)3OH]. Ao se dissolver em água (um

processo denominado desmineralização), ela dissocia-se do seguinte modo:


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Ca5(PO4)3OH → 5Ca2+ + 3PO43- + OH-

O processo inverso, a remineralização, é a defesa natural do organismo contra a cárie

dentária. Os ácidos produzidos pelos alimentos removem os íons OH-, enfraquecendo

assim a camada de esmalte. A maioria dos cremes dentais contém um composto de

flúor, como o NaF ou o SnF. Qual é a função destes compostos no combate à cárie

dentária?

41. Apresenta-se a seguir uma solução contendo íons hidróxido e hidrônio. (a) Qual é o

pH da solução? R: 7,24. (b) Quantos íons H3O+ você deve desenhar para cada íon

OH- se o pH for 5,0? R: 10.000. Os códigos das cores são: H3O+ (vermelho) e OH-

(verde). As moléculas de água e os contraíons foram omitidos para simplificar.

42. O pKa da fenolftaleína é 9,10. Em que faixa de pH este indicador muda de 95% de HIn

para 95% de In-?. R: 7,82 a 10,38.

43. Uma amostra de 15,00 mL de NaOH foi titulada até o ponto estequiométrico com

17,50 mL de HCl de concentração 0,30 mol.L-1. Qual é a concentração molar do NaOH

em solução? R: 0,35 mol.L-1.

44. O vinagre é uma solução 4,0% (p/v) de ácido acético. Calcule a molaridade do vinagre.

Uma alíquota de 10,0 mL desse vinagre foi colocada em um balão volumétrico de

100,0mL, que foi completado com água destilada até a marcação. Determine o volume

de NaOH 0,100 M necessário para titular 25,0 mL dessa nova solução de vinagre.

45. Um estudante fez uma titulação ácido-base ao adicionar uma solução de NaOH de

uma bureta a um erlenmeyer contendo uma solução de HCl e usou fenolftaleína como

indicador. No ponto de equivalência, observou uma cor rosa-avermelhado pálida. Con-

tudo, passados alguns minutos, a solução voltou gradualmente a ficar incolor. O que

você acha que aconteceu?

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