365es de ph e poh resolvidas.doc) - sótão da química · considere a tabela que mostra dados de...

Professora Sonia

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Questões Resolvidas de pH e pOH

01. (Fuvest 2013) O fitoplâncton consiste em um conjunto de organismos microscópicos encontrados em certos ambientes aquáticos. O desenvolvimento desses organismos requer luz e CO2, para o processo de fotossíntese, e requer também nutrientes contendo os elementos nitrogênio e fósforo. Considere a tabela que mostra dados de pH e de concentrações de nitrato e de oxigênio dissolvidos na água, para amostras coletadas durante o dia, em dois diferentes pontos (A e B) e em duas épocas do ano (maio e novembro), na represa Billings, em São Paulo.

pH Concentração de nitrato (mg/L)

Concentração de oxigênio (mg/L)

Ponto A (novembro)

9,8 0,14 6,5

Ponto B (novembro)

9,1 0,15 5,8

Ponto A (maio)

7,3 7,71 5,6

Ponto B (maio)

7,4 3,95 5,7

Com base nas informações da tabela e em seus próprios conhecimentos sobre o processo de fotossíntese, um pesquisador registrou três conclusões: I. Nessas amostras, existe uma forte correlação entre as concentrações de nitrato e de oxigênio dissolvidos na água.

II. As amostras de água coletadas em novembro devem ter menos CO2 dissolvido do que aquelas coletadas em maio.

III. Se as coletas tivessem sido feitas à noite, o pH das quatro amostras de água seria mais baixo do que o observado.

É correto o que o pesquisador concluiu em a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. Resolução: Alternativa D. Análise das afirmações: I. Incorreta. Nessas amostras, não se verifica correlação entre a concentração de nitrato e a de oxigênio, o pH diminui e as concentrações oscilam:


Concentração de oxigênio (mg/L)

Ponto A (novembro)

9,8 0,14 6,5

Ponto B (novembro)

9,1 0,15 5,8

Ponto A (maio)

7,3 7,71 5,6

Ponto B (maio)

7,4 3,95 5,7

II. Correta. As amostras de água coletadas em novembro devem ter menos CO2 dissolvido do

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que aquelas coletadas em maio, pois o pH em maio é menor, ou seja, a concentração de íons H+ devido a presença do gás carbônico é maior.


Ponto B (novembro)

9,1 0,15

Ponto A (maio)

7,3 7,71

III. Correta. Se as coletas tivessem sido feitas à noite, o pH das quatro amostras de água seria mais baixo do que o observado, pois a concentração de gás carbônico é maior neste período. 02. (Ufmg 2011) Observe este gráfico:

1. A análise das camadas de lixo em aterros e vazadouros a céu aberto, ou lixões, permite uma visão sociológica de diferentes comunidades e, também, fornece subsídios para pesquisas biológicas.

Em determinado aterro, por exemplo, além dos mais diversos materiais biodegradáveis, foram recuperados jornais da década de 1970 perfeitamente legíveis.

Com base nessas informações e em outros conhecimentos sobre o assunto, EXPLIQUE por que jornais com 40 anos de idade puderam ser encontrados, em condições de leitura, em aterros sanitários.

2. No início de 2010, ocorreu um grave acidente em uma área da cidade de Niterói/RJ, em que houve muitas mortes devido a deslizamentos de terra e a explosões. Divulgou-se, na época, que essa área tinha sido utilizada, há 50 anos, como depósito de lixo urbano.

CITE uma substância que, nesse caso, pode contribuir para a ocorrência de explosões e EXPLIQUE, do ponto de vista biológico, de que modo ela se forma.

3. O chorume é um líquido escuro formado em aterros sanitários como resultado da decomposição de materiais orgânicos que constituem o lixo urbano. Por ser extremamente tóxico e poder contaminar lençóis freáticos, esse produto deve ser devidamente tratado.

Em um dos processos utilizados, atualmente, no tratamento do chorume, uma das etapas consiste na remoção da amônia, que, nesse material, se encontra em equilíbrio com o íon amônio, em meio aquoso.

ESCREVA a equação química que representa esse equilíbrio. 4. A constante de basicidade para a equação do item anterior é, aproximadamente, 2 x 10–5. CALCULE o pH que esse sistema deve ter para que a concentração de amônia seja cinco vezes maior que a concentração do íon amônio.

(Deixe seus cálculos indicados, explicitando assim seu raciocínio.) 5. A remoção da amônia, nesse caso, dá-se pela passagem de uma corrente de ar pelo chorume.

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a) Assinalando com um X a quadrícula apropriada, INDIQUE se esse processo é mais eficiente em meio básico ou em meio ácido.

A remoção da amônia é mais eficiente em meio ( ) básico. ( ) ácido. b) JUSTIFIQUE sua indicação, considerando o equilíbrio entre a amônia e o íon amônio, em solução aquosa, bem como a interação dessas espécies químicas com a água.

6. A amônia arrastada pelo fluxo de ar pode ser recuperada por absorção em uma solução de ácido sulfúrico.

ESCREVA a equação química balanceada que representa a reação completa envolvida nesse processo.

Resolução: 1. Jornais com 40 anos de idade puderam ser encontrados, em condições de leitura, em aterros sanitários, pois neste caso predomina a decomposição anaeróbica, que é lenta.

2. O chorume produz metano (CH4) que é uma substância volátil e combustível, podendo causar explosões. Essa substância é resultante da decomposição anaeróbica da matéria orgânica presente no lixo. Bactérias metanogênicas atual na decomposição do lixo.

3. Teremos: 3(aq) 2 ( ) 4(aq) (aq)NH H O NH OH+ −+ +� � .

4. Teremos:

4(aq) (aq) 4(aq) (aq)eq eq 2 ( )

3(g) 2 ( ) 3(g)

b eq 2 ( )

4(aq) (aq)b

3(g)

[NH ][OH ] [NH ][OH ]K K [H O ]

[NH ][H O ] [NH ]

K K [H O ]

[NH ][OH ]K

[NH ]

+ − + −

+ −

= ⇒ × =

= ×

=

��

�

Como a concentração de amônia é cinco vezes maior do que a de a concentração do íon amônio, vem:

3(g) 4(aq)[NH ] 5[NH ]+=

Então,

4(aq) (aq)b

3(g)

4(aq) (aq)5 5(aq)

4(aq)

4(aq)

[NH ][OH ]K

[NH ]

[NH ][OH ]2 10 5 2 10 [OH ]

5[NH ]

[OH ] 10 pOH 4 (pOH log[OH ])

pH pOH 14 pH 10

+ −

+ −− − −

+

− − −

=

× = ⇒ × × =

= ⇒ = = −

+ = ⇒ =

5. a) A remoção da amônia é mais eficiente em meio ( x ) básico. ( ) ácido. b) A remoção da amônia é mais eficiente em meio básico, pois o equilíbrio

3(aq) 2 ( ) 4(aq) (aq)NH H O NH OH+ −+ +� � é deslocado para a esquerda.

6. Teremos:

3(aq) 2 4(aq) 4 2 4(aq)2NH H SO (NH ) SO+ →

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03. (Unicamp 2013) Como um químico descreve a cerveja? “Um líquido amarelo, homogêneo enquanto a garrafa está fechada, e uma mistura heterogênea quando a garrafa é aberta. Constitui-se de mais de 8.000 substâncias, entre elas o dióxido de carbono, o etanol e a água. Apresenta um pH entre 4,0 e 4,5, e possui um teor de etanol em torno de 4,5% (v/v).” Sob a perspectiva do químico, a cerveja a) apresenta uma única fase enquanto a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro do produto.

b) apresenta duas fases logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ácido e contém cerca de 45 mL de álcool etílico por litro de produto.

c) apresenta uma única fase logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ligeiramente ácido e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro de produto.

d) apresenta duas fases quando a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém 45 mL de álcool etílico por 100 mL de produto.

Resolução: Alternativa B Sob a perspectiva do químico, teremos: Garrafa fechada: apresenta uma única fase (mistura homogênea). Garrafa aberta: apresenta duas fases, pois se tem a formação de bolhas devido à diferença de pressão externa e interna. O caráter da bebida é ácido (pH < 7), devido à presença de gás carbônico dissolvido na bebida

+ −+ +2 2 2 3 3(CO (g) H O( ) H CO (aq) H (aq) HCO (aq)).� � �

Como o teor de etanol é em torno de 4,5 % (v/v): 4,5 mL

e tanol

100 mL (produto)

V

e tanol

1000 mL (produto)

V 45 mL=

04. (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. O pH da solução final é: a) 1 b) 2 c) 3 d) 7 e) 9 Resolução: Alternativa C 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:

23INICIAL

FINAL[HC ] 2 10

[HC ] 1 10 mol/L20 20

−−⋅

= = = ⋅�

�

A solução é de um ácido forte, que ioniza 100%. Assim, podemos afirmar que a concentração de

H+ vale 31 10 mol / L.−⋅

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Cálculo de pH; 3pH log1 10 3,0−= − ⋅ =

05. (Ufpe 2013) A oxidação do 3HSO− pelo O2, em água, é uma reação importante nos processos

de formação da chuva ácida e de dessulfurização do gás de chaminé, e é descrita pela equação

( ) ( ) ( ) ( )23 2 42HSO aq O aq 2SO aq 2H aq .− − ++ → + A cinética dessa reação foi determinada na

temperatura constante de 37°C e o pH da reação foi controlado com o uso de tampão. Para uma

concentração inicial de dioxigênio de –4 –32,4 10 mol.dm ,× a velocidade inicial (v0) da reação foi

determinada em função da concentração inicial de 3HSO ,− 3 0HSO :−

( )–33 0

HSO mol.dm− v0 (mol.dm–3.s–1)

–40,50 10× –140,25 10× –41,0 10× –141,0 10×

Os valores das constantes de velocidade, k, foram determinados para diversos pH:

pH k (dm3.mol–1.s–1)

4 –24,0 10×

5 –44,0 10×

A partir desses resultados, analise as proposições a seguir. (___) A dependência temporal da concentração de O2 é representada pelo gráfico:

(___) A ordem da reação com relação ao reagente 3HSO− é 2.

(___) A reação é acelerada com o aumento da concentração de íon hidrogênio. (___) O dioxigênio é um intermediário, pois a lei de velocidade da reação é independente da sua

concentração.

(___) A dependência temporal da concentração de 3HSO− é representada pelo gráfico:

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Resolução: V – V – V – F – F. A partir da tabela:

( )–33 0

HSO mol.dm− ( )–3 1

0v mol dm s−⋅ ⋅

–40,50 10× –140,25 10× –41,0 10×

–4(2 0,50 10 )× ×

–141,0 10× –14(4 0,25 10 )× ×

Verifica-se que a concentração de 3HSO − ( 3HSO− ) dobra e a velocidade quadruplica, conclui-se

que a ordem é 2.

2 x 3 -1 -13 2

3 1 3 3 0

3 1 3

v k[HSO ] [O ] ; k (dm .mol .s )

Utilizando as unidades da primeira linha da tabela, vem :

mol dm s k mol dm (mol dm )

mol dm s dm

−

− − − −

− −

=

× × = × × × ×

× × = -1.mol -1.s mol× 3dm−× 3 3 0

3 1 3 1

2 03 2

mol dm (mol dm )

mol dm s mol dm s

Conclusão : v k[HSO ] [O ]

− −

− − − −

−

× × × ×

× × = × ×

=

2O é um reagente e sua concentração não varia com o tempo (é constante). Logo, o gráfico está

correto:

Quando o pH diminui de 5 para 4 a velocidade aumenta 100 vezes de acordo com a tabela:

pH k (dm3.mol–1.s–1)

4 –2

–4

4,0 10

(4,0 10 100)

×

× ×

5 –44,0 10×

Conclui-se que a velocidade aumenta com a elevação da concentração de cátions H .+

Um aumento de 10 vezes na concentração de H+ (pH =5 para pH = 4) provoca uma elevação de 100 vezes da constante de velocidade.

3HSO− é um reagente de ordem 2. Conclui-se que sua concentração deve diminuir com o tempo.

Logo, o gráfico fornecido está errado:

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06. (Ufpr 2013) Muitas pessoas têm como hobby manter aquários plantados que retratam paisagens aquáticas de rios e lagos. Existem equipamentos e suprimentos específicos para esses aquários, sendo os mais comuns: lâmpadas que simulam o espectro solar, suprimento (borbulhador) de gás carbônico e termostatos. Na figura a seguir, está esquematizado um aquário desse tipo.

O equilíbrio que envolve o gás carbônico em água está descrito a seguir:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )22 2 3 3CO g H O HCO aq H aq CO aq 2H aq− + − ++ + +� � �

a) Nos períodos noturnos, quando as lâmpadas são desligadas, caso se mantenha o borbulhamento de gás carbônico, o que ocorrerá com o pH do aquário? Explique.

b) Em condições adequadas de luz e suprimento de gás carbônico, caso a temperatura se eleve em alguns °C, ocorrerá variação do pH? Caso ocorra, qual será a alteração?

Resolução: a) Nos períodos noturnos, quando as lâmpadas são desligadas, caso se mantenha o borbulhamento de gás carbônico o equilíbrio será deslocado para a direita e a concentração de cátions H+ aumentará, consequentemente o pH diminuirá.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )direita direita 2

2 2 3 3

aumenta aumenta

CO g H O HCO aq H aq CO aq 2H aq− + − +→ →+ + +← ←��

b) A solubilidade do gás carbônico diminuirá com a elevação da temperatura, consequentemente o equilíbrio deslocará para a esquerda, a concentração de cátions H+ diminuirá e o pH aumentará.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )22 2 3 3

esquerda esquerdaA concentração dim inuidim inui com aelevação datemperatura

CO g H O HCO aq H aq CO aq 2H aq− + − +→ →+ + +← ←��

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07. (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 O2 = 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. Dado: densidade da água do aquário = 1,0 g/cm3.

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.

Resolução: a) O 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, então:

3(água no aquário)V 40 50 50 100.000cm .= × × =

Como a densidade da água é de 1,0 g/cm3, podemos calcular sua massa a partir do volume obtido:

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1,0 g (água) 3

água

1 cm

m 3

água

100.000 cm

m 100.000 g=

A água do aquário mencionado contém 500 mg de oxigênio dissolvido a 25°C, então: 100.000 g (água) 2500 mg O

1000 g (água)2

2

O

O

m

m 5mg=

Análise do gráfico:

A 25°C, a solubilidade de O2(g) em 1000 g de água é de 7,5 mg. Conclusão: Nessa condição, a água do aquário não está saturada em oxigênio.

b) O pH deve permanecer entre 6,5 e 8,5. Utilizando-se o indicador azul de bromotimol, observou-se que a cor ficou azul e isto implica um pH maior do que 7,5. Outro indicador que poderia ser utilizado seria a fenolftaleína, pois, entre pH 7,5 e 8,5, ficaria incolor e acima disso assumiria cor rosada.

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08. (Uerj 2013) Em um reservatório contendo água com pH igual a 7, houve um descarte acidental de ácido sulfúrico. Em seguida, foi adicionada uma determinada substância de caráter básico, em quantidade suficiente para neutralizar a acidez. O gráfico que representa o comportamento do pH durante esse processo é: a)

b)

c)

d)

Resolução: Alternativa C

Com a adição do ácido sulfúrico ocorre aumento da concentração de íons H .+ Consequentemente o pH diminui. Com a adição de uma substância básica, a concentração de

íons H+ volta a diminuir atingindo seu patamar inicial conforme o gráfico da alternativa [C]:

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09. (Ita 2013) A tabela abaixo apresenta os números de cargas elétricas (Z) e o raio iônico (r) apresentados por alguns cátions metálicos.

Cátion metálico Z r (pm)

Na+ +1 95 2Fe + +2 76 2Mg + +2 65 3Fe + +3 64 3A +� +3 50

Para as mesmas condições de temperatura e pressão é CORRETO afirmar que o pH de soluções

aquosas, com concentração 11 mol L−⋅ dos nitratos de cada um dos cátions apresentados na

tabela, aumenta na sequência:

a) 2 2 3 3Na Fe Mg Fe A+ + + + +< < ≅ < �

b) 2 2 3 3Na Fe Mg Fe A+ + + + +< < < < �

c) 3 3 2 2A Fe Mg Fe Na+ + + + +≅ < ≅ <�

d) 3 3 2 2A Fe Mg Fe Na+ + + + +< ≅ < <�

e) 3 3 2 2A Fe Mg Fe Na+ + + + +< < < <�

Resolução: Alternativa E A hidratação de um íon é considerada um tipo de complexação (o íon formado é um aquo-complexo):

x x2 2 nC nH O C(H O)+ ++ →

Para os cátions da tabela, teremos:

2 2 n

2 22 2 n

2 22 2 n

3 32 2 n

3 32 2 n

Na nH O Na(H O)

Fe nH O Fe(H O)

Mg nH O Mg(H O)

Fe nH O Fe(H O)

A nH O A (H O)

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ →

+ →

+ →

+ →

+ →� �

Acrescentando ácido nítrico 3(HNO ), vem:

2 n 3

22 n 3 2 2

22 n 3

32 n 3 3 3

32 n 3

(Na(H O) H NO ) 1H

(Fe(H O) 2H 2NO ) 2Hraio Mg Fe

(Mg(H O) 2H 2NO ) 2H

(Fe(H O) 3H 3NO ) 3Hraio A Fe

(A (H O) 3H 3NO ) 3H

+ + − +

+ + − ++ +

+ + − +

+ + − ++ +

+ + − +

+ + ⇒

+ + ⇒ <

+ + ⇒

+ + ⇒ <

+ + ⇒

��

A distribuição de cargas tem a ver com o raio do cátion, ou seja, quanto menor o raio do cátion, maior será a distribuição de carga positiva ao seu redor. Consequentemente, a facilidade de formação de íons H+ será maior e o pH da solução será menor.

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Cátion metálico r (pm)

Na+ 95 2Fe + 76 2Mg + 65 3Fe + 64 3A +� 50

Conclusão (ordem crescente de pH): 3 3 2 2A Fe Mg Fe Na+ + + + +< < < <� .

10. (Ufg 2013) Alguns princípios ativos de medicamentos são bases fracas e, para serem absorvidos pelo organismo humano, obedecem, como um dos parâmetros, a equação de Henderson-Hasselbach. Essa equação determina a razão molar entre forma protonada e não protonada do princípio ativo dependendo do pH do meio. A forma não protonada é aquela que tem maior capacidade de atravessar as membranas celulares durante o processo de absorção. A equação de Henderson-Hasselbach adaptada para bases fracas é representada a seguir.

[ ][ ]10

protonadalog pka pH

não protonada= −

Nessa equação, pka é a constante de dissociação do princípio ativo. Considerando-se essa equação, um medicamento caracterizado como base fraca, com pka de 4,5, terá maior absorção a) no estômago, com pH de 1,5. b) na bexiga, com pH de 2,5. c) no túbulo coletor do néfron, com pH de 3,5. d) na pele, com pH de 4,5. e) no duodeno, com pH de 6,5. Resolução: Alternativa E A equação de Henderson-Hasselbach é válida com melhor aproximação entre pH 4 e pH 10, devido às simplificações feitas. Nas alternativas o valor que melhor se encaixa é pH = 6,5 (duodeno). 11. (Ufpr 2013) As antocianinas são substâncias responsáveis por uma variedade de cores atrativas presentes em diversas frutas, flores e folhas. Essas substâncias apresentam cores diferentes em solução de acordo com sua forma, protonada ou desprotonada, podendo assim ser empregadas como indicadores de pH. Um exemplo disso é o extrato de repolho-roxo, que apresenta o seguinte perfil de cores em função do pH:

Faixa de pH Cor observada

1,0 a 3,0 Vermelha

4,0 a 6,0 Violeta

7,0 a 9,0 Azul

10 a 12 Verde

Em valores intermediários (entre 3,0 e 4,0, 6,0 e 7,0 ou 9,0 e 10) existe uma mescla de cores.

Suponha que fossem misturados 10 mL de uma solução de HC� 0,10 mol.L–1 com 90 mL de solução de NaOH 0,010 mol.L–1 e à solução resultante fossem adicionadas algumas gotas do extrato de repolho-roxo.

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a) Qual é o valor do pH da solução resultante? b) Qual é a cor observada para a solução resultante? Resolução: a) Cálculo do número de mols de HC� : 10 mL de uma solução de HC� 0,10 mol.L–1. 1000 mL 0,10 mol

10 mL HC

HC

n

n 0,001 mol=�

�

Cálculo do número de mols de NaOH: 90 mL de solução de NaOH 0,010 mol.L–1. 1000 mL 0,010 mol

10 mL HC

HC

n

n 0,0009 mol=�

�

Reação de neutralização:

2HC NaOH H O NaC

1 mol

+ → +� �

excesso de0,0001 mol

1 mol

0,001 mol��

0,0009 mol

Tem-se um excesso de 0,0001 mol de HC (H )+� num volume de 100 mL (0,1 L) de solução (10

mL + 90 mL), então:

3

3

n 0,0001[H ] 0,001 10

V 0,1

[H ] 10 pH 3

+ −

+ −

= = = =

= ⇒ =

b) Teremos:

Faixa de pH Cor observada

1,0 a 3,0 pH = 3: cor vermelha 12. (Ufpr 2012) A forma dos fios do cabelo (liso ou ondulado) se deve à forma das estruturas proteicas da queratina. Promovendo reações químicas nas ligações dissulfeto (RSSR) presentes na proteína, é possível alterar sua estrutura e com isso mudar a forma do cabelo. O método baseia-se na redução dos grupos RSSR a RSH, por uma solução do ácido tioglicólico (também conhecido como ácido 2-mercaptoacético ou ácido 2-mercaptoetanoico) em uma solução de amônia (pH 9). Feito isso, os fios de cabelo ficam “livres” para serem moldados na forma desejada. Na sequência, uma solução de água oxigenada (solução de peróxido de hidrogênio, H2O2) promove a oxidação dos grupos RSH novamente a RSSR, “congelando” a estrutura das proteínas na forma moldada. Acerca das informações fornecidas, pede-se: a) Desenhe as estruturas (em grafia de bastão) para o ácido tioglicólico. b) Sabendo que o pKa do ácido tioglicólico é 3,73, calcule a razão de concentração entre as espécies desprotonada e protonada do ácido tioglicólico em pH 9, condição da solução de amônia descrita no texto.

Resolução: a) O ácido tioglicólico pode ser representado por:

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SH

OH

O

b) A equação de ionização do ácido é 2 2HSCH COOH H HSCH COO+ −+� .

Sabemos que a constante de ionização ácida é dada por:

2a

2

[H ][HSCH COO ]K

[HSCH COOH]

+ −

=

Aplicando log, vem:

2a

2

2a

2

2a

2

2

2

2

2

[H ][HSCH COO ]logK log

[HSCH COOH]

[HSCH COO ]logK log [H ]

[HSCH COOH]

[HSCH COO ]logK log[H ] log

[HSCH COOH]

[HSCH COO ]pKa pH log

[HSCH COOH]

[HSCH COO ]3,73 9 log

[HSCH COOH]

lo

+ −

−+

−+

−

−

− = −

− = − ×

− = − −

= −

= −

2

2

5,272

2

[HSCH COO ]g 5,27[HSCH COOH]

[HSCH COO ]10 186.208,71

[HSCH COOH]

−

−

=

= =

13. (Uftm 2012) O ácido propanoico é um dos ácidos empregados na indústria de alimentos para evitar o amarelecimento de massas de pães e biscoitos. Este ácido tem constante de

ionização a 25 °C, aproximadamente 51 10 ,−× e sua fórmula estrutural está representada na

figura.

CH3C

OH

O

a) Escreva a fórmula estrutural do produto de reação do ácido propanoico com o etanol. Identifique o grupo funcional presente no produto da reação.

b) Qual é o pH de uma solução aquosa de ácido propanoico 0,1mol L, a 25 °C? Apresente os

cálculos efetuados. Resolução: a) Teremos:

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15

b) Teremos:

a

2

a a a

Ácido propanoico H (Propanotato)

0,1 mol/L 0 mol/L 0 mol/L (início)

Gasta Forma Forma

x x x (durante)

(0,1 x) mol/L x mol/L x mol/L (equilíbrio)

[H ].[Propanoato]K

[Ácido propanoico]

x.x x.x xK K K

0,1 x 0,1 0,1

1,0 10

+ −

+

+

− + +

−

=

= ⇒ = ⇒ =−

×

�

25 3

1

3 3

xx 10 mol/L

10

[H ] 10 mol/L pH log10 3

− −−

+ − −

= ⇒ =

= ⇒ = − =

14. (Ufmg 2012) Na estrutura do metabólito I, há dois grupos com características acidobásicas:

o pKa do grupo COOH é de 4, 2; e pKa do grupo guanidino protonado, [ ]2 2NH C(NH )+

− − , é de 13,1.

Sabe-se que grupos com pKa menor que 7 se apresentam desprotonados em pH = 7, e que os com pKa maior que 7 se apresentam protonados. Represente a estrutura do estado de protonação mais provável do metabólito I em pH fisiológico de 7,4. Observação: nessa representação, utilize apenas fórmulas estruturais de traços e/ou linhas. Resolução: Pelas informações do enunciado, teremos: • O pKa do grupo COOH é de 4, 2 (o grupo é ácido e cede o próton (H+)).

• O pKa do grupo guanidino protonado, [ ]2 2NH C(NH ) ,+

− − é de 13,1 (o grupo é básico e recebe o

próton (H+)). Então:

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16

15. (Ufjf 2012) Os plásticos constituem um dos materiais mais utilizados no nosso cotidiano. Em aterros sanitários municipais, os filmes de policloreto de vinila (PVC) são os mais encontrados, devido a sua ampla utilização em produtos domésticos. O PVC é um material instável em relação ao calor e à luz e se degrada a temperaturas relativamente baixas, de acordo com a reação abaixo.

[ ] [ ] ( ) ( )2 gn sn Calor CH CHC CH CH HC→ = +� �

a) O cloreto de hidrogênio liberado na reação acima pode ser detectado segundo procedimento experimental ilustrado abaixo: inicia-se a queima e a decomposição do PVC, com liberação de HC .� O HC� liberado entra em contato com a solução contendo KOH e indicador. Sobre esse experimento, pergunta-se: qual é a coloração da solução contendo KOH fenolftaleína+ antes e

após a coleta do HC ,� considerando que a solução final apresenta excesso de HC ?� Justifique suas respostas.

b) A quantidade de HC� obtida após a decomposição do PVC é 3,65 mg em 1,0 L. Calcule o pH

dessa solução? c) O HC ,� estando como névoa ou vapor, é removido do ar por deposição de seus sais ou por chuva. Qual é a consequência ambiental para o meio aquático após seu contato com HC ?� Justifique sua resposta.

d) O ácido clorídrico ataca muitos metais na presença de água, formando um gás inflamável/explosivo. Dê um exemplo desse tipo de situação, indicando a reação química. Dado: Ordem decrescente de reatividade de alguns metais:

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au.> > > > > > > > > > > > >

Resolução: a) Solução de fenolftaleína: em meio básico fica rósea, em meio ácido, incolor. A coloração, antes do aquecimento do PVC, é rósea, pois o meio é básico. A solução final apresenta excesso de HC� por isso é incolor.

b) Teremos:

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17

HC

34

HC 1

pH

44

m 3,65 mg

V 1 L

3,65 10 gn 0,0001 mol 10 mol

36,5 g.mol

[H ] 10

10 mol[H ] 10 mol/L

1 L

pH 4

−−

−

+ −

−+ −

=

=

×= = =

=

= =

=

�

�

c) A hidrólise dos sais derivados de HC� será ácida e o pH do meio irá diminuir, prejudicando o meio aquático.

d) Exemplo do ataque do HC� ao zinco metálico:

2 2Zn 2HC H ZnC (reação de deslocamento).+ → +� �

16. (Fgv 2012) A piridina é uma substância empregada na indústria da borracha, de tintas e de

corantes. Em solução aquosa 10,1molL ,− a 25 C,° a piridina hidrolisa, resultando numa solução

com 5 1[OH ] 10 mol L .− − −= ⋅

N

A classificação da piridina, de acordo com o conceito ácido-base de Lewis, e o pH da solução

aquosa 10,1molL− a 25 C° são, respectivamente:

a) ácido de Lewis e 9. b) ácido de Lewis e 5. c) base de Lewis e 9. d) base de Lewis e 8. e) base de Lewis e 5. Resolução: Alternativa C

14

5 1

9 1

pH 1

[H ] [OH ] 10

[OH ] 10 mol L

[H ] 10 mol L

[H ] 10 mol L

pH 9

+ − −

− − −

+ − −

+ − −

× =

= ⋅

= ⋅

= ⋅

=

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18

17. (Pucsp 2012) Em um béquer são misturados 250 mL de solução aquosa de hidróxido de bário (Ba(OH)2) de concentração 0,1 mol/L, 150 mL de solução aquosa de ácido nítrico (HNO3) de concentração 0,2 mol/L e 100 mL de solução aquosa de ácido clorídrico (HC )� de

concentração 0,18 mol/L. A solução resultante apresenta pH a) entre 1 e 2. b) entre 2 e 3. c) igual a 7. d) entre 11 e 12. e) entre 12 e 13. Resolução: Alternativa D Teremos:

2

3

2

2

Ba(OH) OH

3

3

HNO H

250 mL (0,25 L) de solução de Ba(OH)

[Ba(OH) ] 0,1 mol/L

n 0,1 0,25 0,025 mol n 2 0,025 0,05 mol

150 mL (0,15 L) de solução de HNO

[HNO ] 0,2 mol/L

n 0,2 0,15 0,03 mol n 0,03 mol

100 mL (0,1 L) de solução de HC

[HC

−

+

=

= × = ⇒ = × =

=

= × = ⇒ =

�

�

HC H

] 0,18 mol/L

n 0,1 0,18 0,018 mol n 0,018 mol+

=

= × = ⇒ =�

total

H (total)

OH

OH

3

3

V 0,25 L 0,15 L 0,10 L 0,5 L

n 0,018 0,03 0,048 mol

n 0,050 mol (está em excesso)

n (excesso) 0,050 0,048 0,002 mol

n 0,002 mol[OH ] 4 10 mol/L

V 0,5 L

pOH log(4 10 ) 3 log 4

pH 14 pOH

pH 14 (3 log 4)

+

−

−

− −

−

= + + =

= + =

=

= − =

= = = ×

= − × = −

= −

= − − 11 log4.= +

Conclusão: O pH está entre 11 e 12. 18. (Ufpe 2012) O ácido lático apresenta Kap 3,82= . Qual o valor aproximado do pH de uma

solução de ácido lático 0,1 1mol L− em água? Assinale o inteiro mais próximo de sua resposta após multiplicá-la por 10 (dez). Resolução: Para o ácido lático, teremos:

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19

3 3

0,1 mol/L

3

32

[H ]a

3 3

CH CH(OH)COOH H CH CH(OH)COO

0,1 mol/L 0 0

0,1 0,1 0,1

0,1 0,1 0,1 0,1

[H ] [CH CH(OH)COO ] 0,1

[H ][CH CH(OH)COO ]

[H ]K

[CH CH(OH)COOH] [CH CH(OH)COOH]

+

+ −

+ −

+ −

+

+

− + +

− + +

= =

= =

�

��

��

α α α

α α α

α

a

2

a3

2

a3pK

a 3

2pH

a 3

[H ]K

[CH CH(OH)COOH]

[H ]logK log

[CH CH(OH)COOH]

pK 2log[H ] log[CH CH(OH)COOH]

pK 2pH log[CH CH(OH)COOH]

3,82 2pH log0,1 3,82 2pH 1

3,82 1pH 2,41

2

+

+

+

=

− = −

= − +

= +

= + ⇒ = −

+= =

��

��

Multiplicando por dez: 2,41 10 24,1 24.× = ≈

19. (Uftm 2012) A água dos oceanos tem pH próximo de 8, que se mantém por meio do equilíbrio entre os íons carbonato e bicarbonato, representado na equação.

22 2 3 3CO (g) H O( ) CO (aq) 2 HCO (aq)− −+ +� �

Os corais são formados de carbonato de cálcio, substância praticamente insolúvel em água. Algumas pesquisas recentes indicam que o aumento da concentração de 2CO na atmosfera

pode provocar o aumento da concentração de 2CO nos oceanos, o que contribuiria para o

desaparecimento dos corais dos oceanos, e perturbaria o equilíbrio ecológico da vida marinha. a) Estime a concentração de íons OH– numa amostra de água dos oceanos, considerando Kw = 10–14.

b) A partir do equilíbrio químico apresentado, explique como o aumento da concentração de

2CO atmosférico pode contribuir para o desaparecimento dos corais dos oceanos.

Resolução:

a) Nos oceanos pH = 8, então 8[H ] 10 mol /L+ −= .

W

14 8

146

8

K [H ] [OH ]

10 10 [OH ]

10[OH ] 10 mol/L

10

+ −

− − −

−− −

−

= ×

= ×

= =

b) Teremos:

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20

23

22 2 3 3

o equilíbrio desloca para a direita2 3os íons CO são consumidos

CO (g) H O( ) CO (aq) 2 HCO (aq)

[CO ] [HCO ]−

− −

−

+ +

↑ →

� �

O 2CO (g) reage com os íons carbonato ( 23CO (aq)− ) que são repostos pela degradação do

carbonato de cálcio 3(CaCO ) presente nos corais.

20. (Ufpe 2012) Ácidos são substâncias comuns em nosso cotidiano, como por exemplo, na indústria alimentícia. Logo, a quantificação da força dos ácidos em água é importante para a sua utilização correta e é dada pelo valor do apK . Os valores aproximados dos pKa's dos ácidos

clórico 3(HC O )� , cloroso 2(HC O )� e fluorídrico (HF) são 1, 2 e 3, respectivamente.

Desconsiderando a contribuição da autoprotólise (autoionização) da água, podemos afirmar que: (___) o ácido HF é três vezes mais forte que o ácido 3HC O .�

(___) o ácido 3HC O� libera duas vezes menos íons hidrogênio que o ácido 2HC O� em soluções com

as mesmas concentrações. (___) para duas soluções com as mesmas concentrações, a que contém o ácido HF apresenta pH

maior que aquela com o ácido 3HC O� .

(___) o ácido 2HC O� é mais forte que o ácido HF, pois libera mais íons hidrogênio em água.

(___) a ordem crescente da acidez é 3 2HC O HC O HF.< <� �

Resolução: F – F – V – V – F. Teremos: Os valores aproximados dos pKa's dos ácidos clórico 3(HC O )� , cloroso 2(HC O )� e fluorídrico (HF)

são 1, 2 e 3, então:

Ácido

pKa logKa= −

pKaKa 10−=

3HC O� 1 110−

2HC O� 2 210− HF 3 310−

Força ácida: 3HC O� > 2HC O� > HF

3 2HC O HC O HFpH pH pH .⇒ < <� �

Partindo-se da mesma concentração molar (x), teremos:

13 3

223

3

11 2

HC O H C O Ka 10

x 0 0

x x x

x x x x

[H ][C O ] x x xKa x

[HC O ] (x x) (1 )

1010 x

x

+ − −

+ −

−−

+ =

− + +

− + +

×= = = ≈

− −

= ⇒ =

� � �

�

�

α α α

α α α

α α αα

α α

α α

Professora Sonia


21

22 3

223

3

22 2

HC O H C O Ka 10

x 0 0

x x x

x x x x


[HC O ] (x x) (1 )

1010 x

x

+ − −

+ −

−−

+ =

− + +

− + +

×= = = ≈

− −

= ⇒ =

� � �

�

�

β β β

β β β

β β ββ

β β

β β

3

223

3

33 2

HF H F Ka 10

x 0 0

x x x

x x x x


[HC O ] (x x) (1 )

1010 x

x

+ − −

+ −

−−

+ =

− + +

− + +

×= = = ≈

− −

= ⇒ =

�

�

�

δ δ δ

δ δ δ

δ δ δδ

β β

δ δ

Conclusão: < < .δ β α

Para 3HC O� e HF:

1 1

32

33

10 10HC O :x x 10 10

1010HF : xx

− −

−−

=

= = ⇒ = ×

=

� αα

α δδ

δ

365es de ph e poh resolvidas.doc) - sótão da química · considere a tabela que mostra dados de...

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