2
ÍNDICE
FORMULÁRIO
5TESTE DIAGNÓSTICO
7EQUILÍBRIO QUÍMICO
ASPETOS QUANTITATIVOS DAS REAÇÕES QUÍMICAS
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Reações químicas ... 15 Reagente limitante.
Reagente em excesso ... 32 Grau de pureza de uma amostra.
Rendimento de uma reação ... 40 Economia atómica.
Química Verde ... 52
EXERCÍCIOS PARA RESOLVER
Reações químicas ... 72 Reagente limitante.
Reagente em excesso ... 74 Grau de pureza de uma amostra.
Rendimento de uma reação ... 76 Economia atómica.
Química Verde ... 78
ESTADO DE EQUILÍBRIO E EXTENSÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Reações incompletas e equilíbrio químico ... 83 Extensão das reações químicas ... 91 Fatores que alteram o equilíbrio químico ... 108
EXERCÍCIOS PARA RESOLVER
Reações incompletas e equilíbrio químico ... 120 Extensão das reações químicas ... 122 Fatores que alteram o equilíbrio químico ... 123
I S B N 9 7 8 - 9 8 9 - 7 4 4 - 4 0 2 - 9 EX Q11 © R AIZEDIT OR A EX Q11 © R AIZEDIT OR A EXQ11_20191268_P001_081_2P.indd 2 19/07/2019 14:37
3
REAÇÕES EM SISTEMAS AQUOSOS
REAÇÕES ÁCIDO-BASE
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Ácidos e bases ... 129
Acidez e basicidade de soluções ... 133
Autoionização da água ... 136
Ácidos e bases em soluções aquosas ... 139
Constantes de acidez e de basicidade ... 145
Força relativa de ácidos e de bases ... 147
Titulações ácido-base ... 154
Acidez e basicidade em soluções aquosas de sais ... 160
Aspetos ambientais das reações ácido-base ... 164
EXERCÍCIOS PARA RESOLVER
Ácidos e bases ... 167Acidez e basicidade de soluções ... 168
Autoionização da água ... 169
Ácidos e bases em soluções aquosas ... 170
Constantes de acidez e de basicidade ... 171
Força relativa de ácidos e de bases ... 172
Titulações ácido-base ... 173
Acidez e basicidade em soluções aquosas de sais ... 175
Aspetos ambientais das reações ácido-base ... 177
I S B N 9 7 8 - 9 8 9 - 7 4 4 - 4 0 2 - 9 EX Q11 © R AIZEDIT OR A EX Q11 © R AIZEDIT OR A EXQ11_20191268_P001_081_2P.indd 3 19/07/2019 14:37
4
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Caracterização das reações de oxidação-redução ... 179
Força relativa de oxidantes e redutores ... 191
EXERCÍCIOS PARA RESOLVER
Caracterização das reações de oxidação-redução ... 194Força relativa de oxidantes e redutores ... 198
SOLUÇÕES E EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Mineralização das águas e processo de dissolução ... 202Solubilidade de sais em água ... 204
Equilíbrio químico e solubilidade de sais ... 210
Alteração da solubilidade dos sais ... 217
Desmineralização de águas e processo de precipitação ... 219
EXERCÍCIOS PARA RESOLVER
Mineralização das águas e processo de dissolução ... 224Solubilidade de sais em água ... 224
Equilíbrio químico e solubilidade de sais ... 226
Alteração da solubilidade dos sais ... 227
Desmineralização de águas e processo de precipitação ... 228
PROVA GLOBAL A
230PROVA GLOBAL B
234RESOLUÇÕES
238ANEXOS
292 EX Q11 © R AIZEDIT OR A EX Q11 © R AIZEDIT OR A EXQ11_20191268_P001_081_2P.indd 4 19/07/2019 14:37154
REAÇÕES ÁCIDO-BASE
Titulações ácido-base
43
Explique, usando palavras suas, o que entende por titular. Distinga, depois,
titulan-te de titulado.
Resposta
O termo «titular», em Química, significa «determinar o título»: a concentração de
uma solução. Para tal, faz-se reagir uma dada quantidade de solução com
concen-tração desconhecida com uma solução cuja concenconcen-tração se conhece rigorosamente
1solução padrão2, até se atingir a proporção estequiométrica. Se compararmos os
volumes das duas soluções, é possível determinar a concentração da solução de
tí-tulo desconhecido.
Chama-se titulante à solução cuja concentração é conhecida e titulado à solução cuja
concentração se pretende determinar. A solução de titulante é adicionada ao titulado
que, usualmente, se encontra num balão de Erlenmeyer.
A operação laboratorial envolvida neste processo designa-se por titulação.
44
Considere a montagem destinada à realização de uma
volume-tria ácido-base. Faça a legenda do material necessário, usando
os números da figura ao lado.
Resposta
1. Bureta. 2. Pinça para buretas. 3. Balão de Erlenmeyer. 4.
Su-porte universal.
45
Acerca da titulação, classifique cada uma das afirmações seguintes em verdadeira
ou falsa.
A.
É uma técnica muito usada em Química Analítica que permite determinar a
concentração 1ou título2 de uma solução a partir da reação completa com outra,
com concentração rigorosamente conhecida.
B.
Numa titulação ácido-base 1ou volumetria ácido-base2 determina-se a
concen-tração de um ácido fazendo-o reagir com uma base de concenconcen-tração conhecida.
C.
Numa titulação, a solução contida na bureta é sempre o titulado, enquanto a
solução contida no balão de Erlenmeyer é sempre o titulante.
D.
Numa titulação ácido-base 1volumetria ácido-base2 forma-se sempre um sal e
água, mas a solução não é necessariamente neutra.
Resolução
A. Verdadeira.
B. Verdadeira.
C. Falsa.
D. Verdadeira.
1 2 3 4 EX Q11 © R AIZEDIT OR A EX Q11 © R AIZEDIT OR A EXQ11_20191268_P127_177_2P.indd 154 19/07/2019 14:40
155
46
Explique o que entende por ponto de equivalência de uma titulação ácido-base
1volumetria ácido-base2.
Resolução
Numa titulação ácido-base 1volumetria ácido-base2 o ponto de equivalência ocorre no
momento da titulação em que as quantidades de ácido e base estão de acordo com
as proporções estequiométricas da reação 1de acordo com a respetiva equação2. No
entanto, o que realmente é observado é o ponto final da reação, que ocorre quando
uma propriedade física da solução 1cor, condutividade…2 varia bruscamente. O facto
de o ponto de equivalência e o ponto final não ocorrerem simultaneamente, introduz
o chamado erro de titulação.
Vejam-se dois exemplos:
Exemplo 1:
HC
ℓ
(aq
)+ NaOH
(aq
)→ NaCℓ
(aq
)+ H
2O
(
l
)
Tratando-se de um ácido monoprótico 1 HCℓ , dador de um protão2 e de uma
monoba-se, os coeficientes estequiométricos permitem-nos estabelecer uma relação entre
as duas espécies envolvidas na reação 1:1 1de um para um2. Assim sendo, no ponto de
equivalência, as quantidades de ácido e de base que reagiram são iguais, logo
n
a= n
bou
tendo em conta a definição de concentração de uma solução, pode escrever-se,
c
a× V
a= c
b× V
b1pois, c = n
__
V
⇔ n = c × V 2
Exemplo 2:
2HC
ℓ
(aq
)+ Ba
(
OH
)
2
(
aq
)→ BaCℓ
2(
aq
)+ H
2O
(
l
)
Neste caso, os coeficientes estequiométricos da equação permitem concluir que a
proporção de combinação entre o ácido e a base é 2:1 ou seja, no ponto de
equivalên-cia a quantidade de ácido consumida é dupla da quantidade de base consumida. Então,
n
a= 2 × n
bou
tendo em conta a definição de concentração de uma solução, ter-se-á
c
a× V
a= 2 × c
b× V
bSe se dispuser da representação
gráfica dos valores de pH do
titula-do em função titula-do volume de
titulan-te adicionado, curva de titulação, o
ponto de equivalência corresponde
ao ponto de inflexão da curva de
ti-tulação, ou seja, o ponto onde a
in-clinação da curva passa de
cres-cente a descrescres-cente, ou vice-versa
1ver figura ao lado2. Na prática, o
ponto de equivalência é definido por duas coordenadas: o pH equivalente, lido no eixo
das ordenadas, e o volume equivalente, lido no eixo das abcissas.
pH pH equivalente Variação brusca do pH Ponto de equivalência
Volume equivalente Vtitulante
0 EX Q11 © R AIZEDIT OR A EX Q11 © R AIZEDIT OR A EXERCÍCIOS RESOL VIDOS EXQ11_20191268_P127_177_2P.indd 155 19/07/2019 14:40
194
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
EXERCÍCIOS PARA RESOLVER
Caracterização das reações de oxidação-redução
1
Leia o texto que se segue.
Um dos químicos que mais se destacou no estudo das reações de combustão foi, sem dúvida, Lavoisier 11743-17942. Uma das suas experiências mais famosas consistiu em colocar num recipiente tubolar 112 uma amostra de massa, rigorosamente conhecida, de mercúrio metálico e introduzir a extremidade do tubo desse recipiente num recipiente de vidro 122, contendo ar e mercúrio na sua base. Usando um forno, provocou o aquecimento do recipiente 112. Lavoisier observou que à medida que a reação ia ocorrendo, formava-se nas paredes do recipiente 112 um pó vermelho 1óxido de mercúrio 1II22, ao mesmo tempo que o mercúrio no recipiente de vidro 122 subia. Isso significava que o volume de ar estava a diminuir, pois ele estava a ser subs-tituído pelo mercúrio 1figura seguinte2. Ao determinar o volume inicial e final de ar no recipien-te 122, concluiu que o elemento que se combinara com o mercúrio ocupava 1/5 do volume total do ar neste recipiente. Além disso, Lavoisier concluiu que a combustão não ocorria por causa da presença do misterioso flogístico, mas sim porque o mercúrio ou qualquer outro «mate-rial» combustível reagia com outro «elemento» presente no ar. Tratava-se, de facto, do oxigé-nio. Antes Recipiente (1) contendo mercúrio metálico Recipiente com ar e mercúrio Recipiente com mercúrio (2) Forno
Depois
Óxido de mercúrio II O nível do mercúrio subiu, ocupando o espaço do oxigénio que reagiu no recipiente (1) Forno1.1
Represente, por meio de uma equação química, a reação entre o mercúrio
me-tálico e o oxigénio molecular gasoso, usados na experiência histórica de Lavoisier.
1.2
Do ponto de vista histórico, a reação química descrita anteriormente é uma
oxidação ou uma redução? Justifique.
EX Q11 © R AIZEDIT OR A EX Q11 © R AIZEDIT OR A EXQ11_20191268_P178_200_2P.indd 194 19/07/2019 14:41
195
2
Colocou-se uma fita de magnésio numa solução aquosa de sulfato de cobre 1II2.
Passado algum tempo, a fita ficou revestida por uma camada sólida acastanhada.
2.1
Escreva a equação química que representa a reação química descrita.
2.2
Identifique, entre os reagentes, o oxidante e o redutor.
2.3
Apresente as semiequações de oxidação e redução.
3
Leia o seguinte texto.
A pilha de Leclanché, geralmente chamada pilha seca, foi inventada, em 1865, pelo engenheiro fran-cês Georges Leclanché. A designação de pilha seca deve-se ao facto de, nesta pilha, a solução aquosa até então utilizada ser substituída por uma pasta aquosa. Habitualmente estas pilhas possuem uma força eletromotriz de 1,5 V e no dia a dia são muito usadas em lanternas, rádios portáteis, brinquedos e até nas nossas máquinas de calcular.
A pilha de Leclanché é formada por um cilindro de zinco metálico, que funciona como ânodo e que se encontra em contacto com a pasta aquosa, tipo gel, constituída por cloreto de amónio e cloreto de zinco,
que funciona com eletrólito. O cátodo é o elétrodo central, feito de grafite e coberto por uma camada de dióxido de manganês e carvão em pó. O funcionamento da pilha fundamenta-se na ocorrência de uma reação de oxidação na qual o Zn é oxidado a Zn2+ e numa reação de
redução em que o dióxido de manganês, MnO2, é reduzido a trióxido de manganês, Mn2O3.
O funcionamento da pilha cessa quando todo o MnO2 é transformado em Mn2O3, numa
rea-ção que é irreversível. Este facto faz com que estas pilhas não sejam recarregáveis.
