Prova - Química Geral 2022 1

QUESTÕES 1) A) Dê um exemplo de uma solução tampão ácida; B) Explique por que o pH dessa solução praticamente não muda quando é adicionado um pouco de ácido; C) Explique por que o pH dessa solução praticamente não muda quando é adicionado um pouco de base. 2) A) Com relação ao sal Al2(SO4)3, escreva a reação química balanceada da solubilização desse sal na água; B) Escreva qual é a fórmula matemática para calcular o Ps (Produto de solubilidade) para este sal; C) Qual a Relação do Ps (produto de solubilidade) com o Kps (constante do produto de solubilidade) nas soluções insaturadas, saturadas e supersaturadas? 3) Qual o pH da solução resultante da mistura de 100 cm³ de ácido acético 0,2 mol/L com 60 cm³ de NaOH 0,2 mol/L? 4) Sabe-se que determinado inseticida se degrada rapidamente em soluções com pH acima de 9,00, mas abaixo desse valor é perfeitamente estável. Um agricultor quer saber se pode misturar esse inseticida na água do tanque do seu pulverizador de 2500 litros que já tem dissolvido 1 kg de acetato de sódio (CH3COONa). 5) Três alunos encontraram no laboratório um béquer com uma solução completamente límpida e sem nenhum precipitado no fundo, mas no rótulo estava escrito que era uma solução de NaCl. O primeiro aluno acha que tal solução solução está insaturada. O segundo acha que está saturada. O terceiro aluno acha que pode estar supersaturada. Pergunta-se: Qual dos três pode estar certo? Justifique sua resposta. 6) Quantos gramas ácido acético e de acetato de sódio preciso pesar para preparar 1 (um) litro de solução tampão com pH = 5,74 e concentração igual a 0,2 molar? 7) Os agricultores já observaram na prática que quando adubam o solo com adubo NH4Cl o pH do solo diminui. Como você explicaria quimicamente (mostrando as reações químicas) por que isso ocorre? 8) Uma solução de AlCl3 se saturou com uma concentração de 3 gramas por litro. A) Escreva a equação química de solubilização desse sal; B) Escreva a equação para o cálculo do Ps desse sal; C) Calcule o valor do KPs desse sal. 9) Qual seria a faixa de pH de máxima eficiência para uma solução tampão feita com ácido propiônico e propionato de sódio? 0) Foi preparado uma solução tampão dissolvendo-se 10 g de ácido acético + 10 g de acetato de sódio que foram transferidos para um balão volumétrico de 1 dm³ (1 litro) completado o volume e misturado bem. 2) A) Al2(SO4)3 ⇌ 2 Al³⁺ + 3 SO₄²⁻ B) Ps = [Al³⁺]² . [SO₄²⁻]³ c) Soluções saturadas: Ps = Kps Soluções insaturadas: Ps < Kps Superesaturadas: Ps > Kps 3) Volume final = 160 cm³ = 160 ml = 0,160 L A solução é um tampão pH = pKa + log ([CH₃COO⁻]/[CH₃COOH]) [CH₃COO⁻] = nº mols NaOH / V_total = (0,2 mol/L) . (0,060 L) / 0,160 L = 0,075 mol/L [CH₃COOH] = nº mols inicial - nº mols NaOH / V_total = (0,2 mol/L . 0,100 L) - (0,2 mol/L . 0,060 L) / 0,160 L = 0,05 mol/L pH = -log (1,8.10⁻⁵) + log (0,075/0,05) pH = 4,92 [CH3COO Na] => 82,03 g/mol CH3COONa -> CH3COO^- + Na^+ [CH3COO^-] = n / V = m / MM . V = 1000 g / 82,03 g/mol . 2500 L = 4,88.10^-3 mol/L CH3COO^- + H2O <=> CH3COOH + OH^- Inicio 4,88.10^-3 Reage -x Equilibrio 4,88.10^-3 - x +x +x Kb = [CH3COOH] [OH^-] / [CH3COO^-] = x^2 / (4,88.10^-3 - x) ≈ x^2 / 4,88.10^-3 Ka Kb = 10^-14 Kb = 10^-14 / Ka x = [OH^-] = sqrt(Kb . 4,88.10^-3) [OH^-] = sqrt(10^-14 / 1,8.10^-5 . 4,88.10^-3) [OH^-] = 1,65.10^-6 mol/L pOH = -log([OH^-]) => pOH = 5,78 pH + pOH = 14 ∴ pH = 8,22 CH3COOH => 60,05 g/mol CH3COO Na => 82,03 g/mol pKa = -log(Ka) = -log(1,8.10^-5) = 4,74 pH = pKa + log([CH3COO^-] / [CH3COOH]) 5,74 - 4,74 = log([CH3COO^-] / [CH3COOH]) 10 = [CH3COO^-] / [CH3COOH] De enunciado: [CH3COO^-] + [CH3COOH] = 0,2 M ∴ 10[CH3COOH] + [CH3COOH] = 0,2 [CH3COOH] = 0,018 M [CH3COO^-] = 0,18 M [CH3COOH] = m / MM . V => m = 0,018 mol/L . 1L . 60,05 g/mol m = 1,08 g de CH3COOH [CH3COO^-] = 0,18 mol/L . 1L . 82,03 g/mol = 14,77 g de CH3COO Na pH diminui → torna-se ácido NH4Cl -> NH4^+ + Cl^- Hidrólise: NH4^+ + H2O -> NH3 + H3O^+ [Diminui o pH] A) \ AlCl_3 \rightleftharpoons \ Al^{3+} \ + \ 3Cl^- B) \ P_s = [Al^{3+}] \ [Cl^-]^3 C) \ K_{ps} = [Al^{3+}] \ [Cl^-]^3 \ \ AlCl_3 \rightleftharpoons \ Al^{3+} \ + \ 3Cl^- \ \ \ \ x \ \ \ \ x \ \ \ \ 3x K_{ps} = \ x \ (3x)^3 K_{ps} = 27x^4 \ x = [AlCl_3] = \frac{n}{V} = \frac{m}{MM \cdot V} = \frac{3 \ g}{133,3 \ g/mol \cdot 1 \ L} \text{massa molar} \ AlCl_3 \ x = 0,0226 \ mol/L \ K_{ps} = 27 \ (0,0225)^4 \ \boxed{K_{ps} = 6,93 \cdot 10^{-6}} [CH_3COOH] = \dfrac{n}{V} = \dfrac{m}{MM \cdot V} = \dfrac{10 \ g}{60,05 \ g/mol \cdot 1 \ L} = 0,167 \ \text{mol/L} [CH_3COO^-] = [CH_3COONa] = \dfrac{10 \ g}{82,03 \ g/mol \cdot 1 \ L} = 0,121 \ \text{mol/L} Porque: CH_3COONa \longrightarrow CH_3COO^- + Na^+ \ pH = pKa + \log \left( \dfrac{[CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]} \right) \ pKa = -\log(K_a) \ \ pH = 4,74 + \log \left( \dfrac{0,121}{0,167} \right) \ \boxed{pH = 4,60}