Proposta de Resolução

física e química?

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bsolutamente!

Questões de Exame - Proposta de Resolução 11ºano|Química|Reações em Sistemas Aquosos

Exame 2018 1ª Fase

Grupo VI

Item 1

As equações químicas que traduzem a ionização de ambos os ácidos em água são:

Cl (aq) H O (l) O (aq) Cl (aq) H + ₂ ↔ H₃ + + −

H COOH (aq) H O (l) O (aq) H COO (aq) C ₃ + ₂ ↔ H₃ + + C ₃ −

O pH é definido por p = lH − og[H O ]₃ + . Desta forma, se o pH dos dois ácidos é igual então [H O ]₃ + , também será igual em ambos os casos.

Sendo o HClum ácido muito mais forte que CH COOH₃ [ka(HCl) >> ka(CH COOH)3 ], irá ionizar-se quase na totalidade pelo que para termos no equilíbrio a mesma concentração de H₃O+em ambos os casos, ​a

concentração de HCldeverá ser menor que a concentração de CH COOH₃ . ​Opção B. Com efeito:

(HCl) (HCl) HCl] H O ] Cl ]

ka = [H O ]×[Cl ]3_[HCl]+ − _{⇔ka × [ = [}

3 + × [ − como, no equilíbrio, [H O ]₃ + = [Cl ]− podemos escrever:

(1)

(HCl) HCl] H O ]

ka × [ = [ ₃ + 2

Aplicando o mesmo raciocínio à ionização de CH COOH₃ , podemos escrever: (2)

(CH COOH) CH COOH]

k_{a 3} × [ ₃ = H O ][ ₃ + 2

como o pH é igual as concentrações hidrogeniónicas também o são e podemos igualar (1) com (2): (HCl) HCl]

ka × [ = ka(CH COOH)3 × CH COOH3 como, como já vimos, ka(HCl) >> ka(CH COOH)3 , então [HCl] << [CH COOH]3

Item 2

Esta titulação trata-se de uma reação de neutralização entre um ácido e uma base forte que pode ser representada pela seguinte equação química:

Cl (aq) NaOH (aq) aCl (aq) H O (l) H + ↔ N + ₂ A solução I tem o dobro da concentração da solução II,

(1)

C C_I = 2 _II

Para titular a solução I utilizou-se uma solução de ​NaOH​ de concentração ​C​B​. Para titular a solução II utilizou-se uma solução de ​NaOH​ de concentração ​4C​B​.

Dada a estequiometria da reação, para neutralizar ​n​ moles de​ HCl​ iremos necessitar do mesmo número, ​n​, de moles de ​NaOH​. Sendo que:

(2) - ​em que V será o volume da solução.

n = C × V

Assim, para cada uma das soluções de HCl I e II, podemos escrever:

(3)

C

× V = C

× V

⇔

V =

C

C

× V = 4

× V

⇔

V =

em que V é o volume das soluções de HCl

Substituindo (1) em (3) podemos escrever:

(5)

V =

=

V

⇔

=

⇔

V

= 4 × V

× 2 ⇔ V

= 8

Sendo, assim de escolher a ​opção C.

Basicamente, no caso da solução II, estamos a utilizar um titulante 4 vezes mais concentrado para titular uma amostra de ​HCl​ 2 vezes mais diluída. Vamos, por isso, necessitar de 8 vezes menos volume, ​V​_BII​,_{​ de titulante.}

Item 3

A solubilidade do acetato de prata a 40 ​o​C é de 1,43 g por 100g de água. Isto significa que, a esta temperatura, poderemos dissolver 14,3 g de acetato de prata em 1000 g (1 kg) de água, pelo que não será problema a dissolução de 12 g de acetato de prata em 1 kg de água nestas condições.

A solução foi aquecida dando-se a evaporação da metade do solvente. Isto é: passámos de 1 kg de água para 0,5 kg (500 g)de água.

Por fim a solução foi arrefecida até aos 20 ​o​C. A solubilidade do acetato de prata a 20 ​o​C é de 1,05 g por cada 100 g de água. Como temos 500 g de água, vamos calcular a massa de acetato de prata que é possível estar dissolvida nessa massa de água:

, 5

, 5 g

100

1,05

₌

500

⇔

x = 1 0 × 5 ⇔ x = 5 2

Isto significa que, das 12,0 g inicialmente dissolvidas apenas 5,25 g continuam em solução sendo de concluir que o resto precipitou:

2, , 5 , 5g (6, g)

1 0 − 5 2 = 6 7 ₈

Exame 2018 2ª Fase

Grupo V

Item 1

Analisando a equação química, podemos observar que o cobre metálico (n.o = 0) oxida-se, transformado-se no ião Cu​2+​ (n.o = +2). Desta forma o ião nitrato (NO​_3​-​) comporta-se como oxidante.

Considerando que no NO​3​-​ o n.o.(O) = -2 e que a carga total do ião é -1, podemos calcular o número de

oxidação do nitrogénio, n.o.(N), da seguinte forma:

No caso do NO​_2​ o n.o.(N) é calculado da seguinte forma:

Podemos concluir, assim que o n.o.(N) varia de +5 para +4, sendo a opção correcta a ​Opção A

Item 2.1

A ionização do ácido pode ser descrita pela seguinte equação química.

Como o HNO​_3​ é um ácido forte, a sua ionização considera-se completa. Assim,

em 250 cm​3​ iremos ter:

Isto indica que existe 1,97 x 10​-3​ mol de cada um dos iões, NO​3​-​ e H​3​O​+​, num total de 3,94 x 10​-3​ mol de iões.

Assim temos um total de​ 3,94 x 10​-3​ x 6,022 x 10 ​23​ = 2,37 x 10​21​ iões​, logo a opção correta é a ​Opção D​.

Item 2.2

A ionização do ácido pode ser descrita pela seguinte equação química.

Como o HNO​_3​ é um ácido forte, a sua ionização considera-se completa. Assim,

Sabendo a concentração de H​_3​O+, [H​_3​O​+​], calculamos a concentração de OH​-​, [OH​-​]:

Exame 2018 2ª Fase

Grupo VI

Item 1.1

A constante de acidez é calculada com base na seguinte expressão:

Primeiro calculamos a concentração do ião H​_3​O​+​ _{no equilíbrio e tendo em conta a estequiometria da reação,}

podemos dizer que [H​_3​O​+​] = [F​-​], Assim: [H​_3​O+​​] = [F​-​] = 10​-2,14​ = 7,24 x 10​-3​ mol dm​-3

Falta-nos calcular concentração de ácido fluorídrico não ionizado existente no equilíbrio que nos é dada pela diferença entre a concentração de HF inicial e o que sofreu ionização:

[HF] = 0,080 - 7,24 x 10​-3​ = 7,28 x 10​-2​ mol dm​-3

E, por fim, o cálculo da constante de acidez do ácido fluorídrico, a 25 ºC

Item 1.2

Os iões OH​-​ (aq), provenientes da solução adicionada, reagem com os iões H​_3​O​+​ existentes na solução de ácido fluorídrico, o que conduz a uma diminuição da concentração do ião H​_3​O​+

De acordo com o princípio de Le Châtelier, a diminuição da concentração do ião H​_3​O​+​ favorece a reação que conduz a um aumento da concentração deste ião, pelo que a quantidade de ácido ionizado em solução aumentará.

Item 1.3

Exame 2018 Época Especial

Grupo IV

Item 1

❏ Como se trata de carbono elementar, Inicialmente o n.o. (C) = 0.

❏ Como dá origem a CO, e como o n.o. (O) = -2, podemos dizer que n.o.(C) - 2 = 0 ⇒ n.o.(C) =+2 ❏ Assim podemos concluir que o número de oxidação do carbono passa de 0 para +2, sendo a sua

variação +2.

❏ Como o n.o. aumenta, o carbono é a espécie oxidada, logo a opção correcta é a _{​opção A​.}

Item 2.1

A equação que traduz a hidrólise do H​_2​PO​_4​-​ é:

sendo a respectiva constante de acidez, Ka, traduzida por:

pelo que a opção correcta será a ​opção B​.

Item 2.2

A espécie ácida mais fraca é aquela que possui a constante de acidez mais baixa.

Atendendo à respectiva hidrólise:

podemos concluir, assim, que a respectiva base conjugada é a espécie PO​_4​3-

Exame 2018 Época Especial

Grupo V

Item 1

Em primeiro lugar, segundo a Lei de Lavoiser, o número total de átomos irá permanecer constante, logo as únicas opções viáveis serão a A ou a B.

Como todas as espécies reagem mol a mol, podemos dizer que para se formarem x mol de moléculas de produto gastam-se x mol de moléculas de cada um dos reagentes:

Como no final sabemos que existe um total de 4,72 mol de moléculas, podemos equacionar o problema da seguinte forma:

Logo, podemos concluir que se gastaram 3,16 mol de metanal (CH​_2​O). ​Opção B​.

Item 2

O aumento do volume do sistema provoca uma diminuição da pressão do mesmo.

De acordo com o princípio de Le Châtelier, a diminuição da pressão do sistema irá favorecer a reação que conduz a um aumento da pressão por via do aumento da quantidade de gás.

De acordo com a equação química:

o aumento da quantidade de gás é obtido através da formação de reagentes (2 mol) e consumo do produto (1 mol) sendo assim favorecida a reação inversa, o que originará uma diminuição da quantidade de metanol.

Exame 2018 Época Especial

Grupo VI

item 1

Os resultados mostram que:

❏ o catião cobre reduz-se a cobre metálico (daí a redução da intensidade da cor azul da solução) oxidando o chumbo e o zinco.

❏ A prata não é oxidada.

Assim pode-se concluir que o poder oxidante do ião cobre é maior que o poder oxidante dos iões chumbo e zinco, pelo que a opção correta é a ​opção C