Exercícios de Concentração e Diluição em Química Analítica

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�UNESA – Curso de Farmácia - CIS1748/ Equipe Química Analítica – 2º sem. 2008
LISTA DE EXERCÍCIOS
CONCENTRAÇÃO E DILUIÇÃO
Calcule as massas molares das seguintes substâncias:
C2H6		
SO2
CaCO3
NaHSO4
CH3CO2Na
(NH4)3PO4
Fe4[Fe(CN)6]3
Na2CO3 .10H2O
Calcule o número de equivalentes (e) correspondente a 245g de ácido sulfúrico (H2SO4):
Determine a massa em gramas de 2,6 mol de NaHCO3:
Uma solução é preparada pela dissociação de 15,0g de CaCl2 (cloreto de cálcio) em água suficiente para formar 600mL de solução. Responda:
Qual é a concentração em mol/L do CaCl2?
Que volume desta solução deve ser tomado para preparar 125mL de solução 10-1?
Calcular a concentração em mol/L de íons Ca2+ numa solução que contém 1,0mg de Ca2+ em 10 gotas de solução. Assumir que uma gota corresponde ao volume de 0,05mL.
Qual a concentração em g/L de uma solução 0,8 eg/L de H2SO4 (Massa Molar = 98 g/mol)?
A concentração de uma solução de sulfato de metal trivalente (+3 ou – 3) é 0,4eq/L. Calcule a concentração molar deste sal:
Quando 40,0mL de água são adicionados a 60,0mL de uma solução 2,0eq/L de um sal, qual deverá ser a concentração final em eq/L deste sal?
Que volume água deve-se adicionar a 60,0mL de uma solução 5,0eq/L de um ácido para torná-la 2,4eq/L?
Calcule a concentração em g/L de uma solução de nitrato de potássio (KNO3) sabendo-se que ela encerra 60g do sal em 300cm3 de solução?
Calcule a massa de ácido nítrico (HNO3) necessária para a preparação de 150,0mL de uma solução concentração de 50g/L.
Qual é a concentração em mol/L de uma solução de iodeto de sódio (NaI) que encerra 45g do sal em 400,0mL de solução? (Massas Atômicas: Na = 23u; I=127u).
Qual deve ser a massa de hidróxido de sódio (NaOH) necessária para preparar meio litro de solução 0,2 mol/L? (Massas Atômicas: H=1u; O=16u; Na=23u).
Calcule a concentração em mol/L de uma solução de ácido clorídrico (HCl) que apresenta a concentração mássica igual a 146g/L? 
Se 500,0mL de solução aquosa contém 10g do sulfato férrico 100% dissociado, calcule a concentração em mol/L do sulfato férrico na solução, e também do íon férrico (Fe3+) e do íon sulfato (SO42-): (Massas Atômicas: Fe=56u,S=32u;O=16 u.).
Uma solução encerra 15,0g de carbonato de sódio e 135,0g de água, tendo massa específica (ou densidade) igual a 1,1g/mL.Calcule:
O título percentual (ou percentagem em massa – m/m) de solução:
A concentração mássica da solução (g/L):
Em 200,0mL de solução existem 10,0g de soluto; calcule o título da solução, sabendo-se que sua massa específica (d) é 1,5g/mL?
Em 300,0mL de solução existem 40,0g de soluto, calcule a percentagem (m/v) da solução, sabendo-se que sua densidade é igual a 2,0g/mL:
Qual é a massa de soluto existente em 1,0kg de solução a 40% em massa? Qual a concentração dessa solução, sabendo-se que sua massa específica é 1,3g/mL?
Por dissociação total de 3,15g de um ácido forte monoprótico obtém-se 0,05mol de íon hidrônio (H3O+). Qual é o equivalente-grama (E) do ácido?
Qual é a concentração em mol/L de uma solução que tem 7,3g de ácido clorídrico (HCI) dissolvidos em 250,0mL de solução?
Quantos equivalentes-grama (E) de soluto existem em 200,0mL de solução de 0,5eq/L?
Qual a concentração normal (eq/L) de uma solução 0,2mol/L de ácido ortofosfórico (H3PO4)?
A insulina é o hormônio que controla uma etapa do metabolismo da glicose no organismo humano. Um técnico químico precisa preparar uma solução de insulina de modo que obtenha 28,0mL de uma solução de insulina 4,0x10-3mol/L. Qual a quantidade de matéria (ou números de mols - n) de insulina necessária?
Um farmacêutico pretende preparar uma solução de ácido nítrico (HNO3) 0,12M a partir de uma solução estoque de ácido nítrico 15,8M? Quantos mililitros (mL) desta solução estoque serão necessários para preparar 1L da solução de HNO3 0,12mol/L?
A farmácia universitária do hospital-escola de sua universidade possui uma solução aquosa de permanganato de potássio (KMnO4) com 0,798g. Se o volume da solução for 50mL, qual a concentração em mol/L da solução?
Um estudante do curso de farmácia do 4º período, em estágio na mesma farmácia, necessita preparar 100,0mL de uma solução 10-3M a partir da solução de permanganato de potássio (KMnO4) encontrada no item anterior. Quantos mililitros da solução ele deve tomar para efetuar a tarefa?
O cloreto de sódio (NaCl) utilizado no preparo do soro fisiológico pela indústria farmacêutica é um sal extraído da água do mar. Uma amostra do sal pesando 0,0678g é colocada em um balão volumétrico de 25,0mL de capacidade, e a ele se adicionou um pouco de água para a dissolução do mesmo e posteriormente o volume do balão foi aferido e a mistura cuidadosamente homogeneizada. Qual a concentração molar da solução?
A Glaxo-Wellcome, em uma de suas indústrias produz, através de um processo de fabricação de um dado fármaco, o ácido sulfúrico como subproduto da reação. Essa substância precisa ser tratada antes que possa ser dispensada no meio ambiente. Assim, o ácido é passado através de uma torre de tratamento contendo hidróxido de sódio e os produtos de reação são posteriormente levados para outras unidades da fábrica. Em uma das reações de produção do fármaco 3,5x106mL deste ácido são formados na concentração de 0,175mol/L e levados à torre de tratamento. Quantos mililitros de hidróxido de sódio 0,250 mol/L serão necessários para o tratamento do ácido?
EQUILÍBRIO QUÍMICO-GERAL
A reação abaixo apresenta valor de Keq = 4,6 x 10-34, a 25ºC. Suponha uma mistura em equilíbrio, em que as [N2] e [O2] sejam iguais a 3,0 mol/L.
N2 (g) + O2 (g) NO (g)
A reação acima está equilibrada? Responda sim ou não, equilibrando-a, caso seja necessário.
Calcule a [NO] nestas condições:
De acordo com o valor da constate de equilíbrio da reação, responda quem predominará nestas condições, os reagentes ou os produtos?
Se, de alguma forma, fosse possível retirar alguma porção de NO do sistema, o que aconteceria com a reação, com base no Princípio de Le Chatelier?
O iodeto de hidrogênio se decompõe a temperaturas moderadas, de acordo com a equação abaixo:
2HI (g) H2 (g) + I2 (g)
Quando se colocam 8,0mol de HI num vaso (recipiente vedado) de 10,0L a 458ºC, verifica-se que a mistura contém 0,884mol de I2. Calcule o valor da constante de equilíbrio (Keq) para decomposição do HI, nesta temperatura.
A reação em fase gasosa do pentacloreto de fósforo (PCl5) a 25ºC, fornece gás cloro e o tricloreto de fósforo, conforme a equação abaixo:
PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)
Calcule o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Keq), nesta temperatura:
Admitindo que, de alguma forma, fossem retirados do sistema 0,014 mol/L de PCl3, o que aconteceria com a reação com base no Princípio de Le Chatelier ?
Considere a reação de síntese da amônia, conforme a equação abaixo:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Após o estabelecimento do equilíbrio, foram medidas as concentrações dos três componentes na mistura gasosa, cujo resultado foi o seguinte: 0,01mol/L de N2; 0,01mol/L de H2; e 2,02mol/L de NH3. Calcule o valor da constante de equilíbrio (Kc) a 25ºC:
Dentre as reações abaixo, quais são as que apresentam equilíbrio homogêneo e quais as que apresentam equilíbrio heterogêneo? Qual a diferença entre esses equilíbrios?
2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) 
2Cu(NO3)2(s) + O2(g) 2 CuO(s) + 4 NO2(g) + O2(g)
2N2O(g) 2N2(g) + O2(g)
2NH3(g) + 3 CuO(s) 3H2O + N2(g) + 3Cu(s)
Considere os equilíbrios do SO2(g) e suas respectivas constantes de equilíbrio:
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g) K1
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) K2
Qual a relação entre K1 e K2?
K2 =K12
K22 = K1
K2 e K1
K2 e 1/K1
K2 =1/K12
Calcule o Kc para a seguinte reação:
Fe(s) + H2O(g) FeO(s) + H2(g)
Sabendo-se que:
 H2O(g) H2(g) + CO2(g) K1 = 1,6FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) K2 = 0,6
 Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO2(g) K2’ = 1/ K2 =1,67
A constante de equilíbrio Kc da reação:
CO2(g) CO(g) + ½ O2(g)
é 6,7 x 10-12, a 1000 K. Calcule o Kc da reação:
2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)
A expressão da constante de equilíbrio de uma dada reação pode ser descrita como:
Qual será a expressão da constante de equilíbrio se todos os coeficientes estequiométricos forem divididos por dois e, depois, a reação for invertida?
Em uma mistura de SO2, O2 e SO3 a 1000 K, as concentrações dos gases são: [SO2] = 5,0 x 10-3 mol/L, [O2] = 1,9 x 10-3 e [SO3] = 6,9 x 10-3 mol/L. A reação está em equilíbrio? Se não, em que sentido ela se deslocará para alcançá-lo? Kc1 = 279
Equilíbrio ÁCIDO-BASE
1). O ácido ascórbico (H2C6H6O6 - vitamina C) é um ácido diprótico. Qual é o pH de uma solução 0,10mol/L, e qual a concentração do íon ascorbato (C6H6O6-2) na solução? 
Ka1 = 7,9 x 10-5 e Ka2 = 1,6 x 10-12
2). O valor do pKb da dimetilamina é 3,24; calcule a constante de dissociação da base Kb: 
3). Uma amostra de suco de abacaxi tem pH 3,29; calcule a concentração de íons hidrônio [H3O+] e dos íons hidróxido [OH-] nesta amostra? 
4). O ácido fórmico (HCHO2) é uma das substâncias responsáveis pela sensação de queimadura causada pela mordida da "formiga de fogo". Sabendo que o valor de Ka para este ácido e 1,8 x 10-4, calcule o valor de Kb para o íon CHO2-.
5). O ácido lático (HC3 H5O3) é um ácido monoprótico que está presente no leite talhado e que também é responsável pelo sabor acre do chucrute. Uma solução 0,100 mol/L deste ácido apresenta pH 2,44 (a 25°C). Calcule Ka e pKa para o ácido lático nesta temperatura:
6). A metilamina (CH3NH2) é uma base fraca e uma das várias substâncias responsáveis pelo odor marcante do arenque em conserva. Sabendo que numa solução 0,100 mol/L de CH3NH2 somente 6,4% desta base sofreram ionização, calcule Kb e pKb da metilamina? 
7). A piridina (C5H5N) é uma substância de odor desagradável e que tem influência negativa sobre a ereção masculina, cujo Kb = 1,7 x 10-9. Qual é o pH de uma solução aquosa 1,5x10-2mol/L de piridina? 
8). Calcule o pH de uma solução 10-3M de dimetilamina [(CH3)2NH], sabendo que Kb = 9,6x10-4:
9). Indique se há ou não hidrólise na dissolução em água dos seguintes sais (diga se a solução em questão devera ser ácida, neutra ou alcalina). 
Dados: Ka (HCHO2) = 1,8 x 10-4 ; Kahf = 6,6 x 10-4 ; Kb(NH3) =1,8 x l0-5.
Cloreto de potássio (KCl) 
Formiato de amônio (NH4CHO2)
Fluoreto de sódio (NaF) 
Cianeto de potássio (KCN) 
Sulfato de alumínio [Al2(S04)3] 
Nitrato de zinco [Zn(NO3)2] 
10). Calcule os valores de pH e o pOH das seguintes soluções de ácidos fortes:
Ácido clorídrico (HCl) cuja concentração e 0,02 mol/L
Ácido nítrico (HNO3) cuja concentração e 1,30 x 10-4 mol/L
11). Determine o pH de uma solução ácido fluorídrico (HF) cuja concentração é 2,0M. Dado KaHF = 6,6 x 10-4:
12). Em nossas aulas de laboratório, será muito utilizado o hidróxido de amônio (NH4OH) para deixar o pH do meio reacional básico. Esta solução apresenta uma concentração de 6,0mol/L.
Calcule o pH desta solução:
Calcule a concentração de uma solução de hidróxido de amônio que apresenta um pH igual a 8,6.
Dado: Kb=1,8 x 10-5
12). Uma solução de carbonato de sódio (Na2CO3) apresenta uma concentração de 0,043mol/L.. 
Calcule o valor do pH:
Calcule a concentração de uma solução de carbonato de sódio que apresenta um pH igual a 7,6. 
Dados: Ka1=4,31 x 10-7 Ka2=5,61 x 10-11 Kw= 1,0 x 10-14
13). Calcule o pH de uma solução de benzoato de sódio (C6HsCOONa) com concentração igual a 0,002 mol/L. Calcule a concentração de uma solução de benzoato de sódio que apresenta um pH igual a 8,7. 
Dados: Ka= 6,6 x10-5 Kw=l,0 x 10-14
14). Uma solução cloreto de amônio (NH4Cl) foi preparada em laboratório com concentração igual a 0,25mol/L.
 a) Calcule o pH desta solução:
 b) Calcule a concentração de uma solução de cloreto de amônio que apresenta um pH igual a 6,3:
 Dado: Kb = 1,8.10-5 
 
15). Uma solução-tampão ácida foi preparada com ácido acético (CH3COOH) de concentração 0,25 mol/L e acetato de sódio (NaOOCCH3) de concentração 0,18mol/L. Calcule o valor do pH e as concentrações do ácido acético e do acetato de sódio, para que juntos formem uma solução-tampão ácida com pH igual a 5,5. 
 Dado: Ka (ácido acético) = 1,8x10-5
16). Uma solução-tampão básica foi preparada com hidróxido de amônio (NH4OH) de concentração 0,27 mol/L e cloreto de amônio (NH4Cl) de concentração 0,13 mol/L.
a) Calcule o valor do pH e demonstre nas equações, os balanços de carga e de massa, e suas respectivas aproximações. 
b) Calcule as concentrações do hidróxido de amônio e do cloreto de amônio, para que juntos formem uma solução-tampão básica com pH igual a 8,7. Dado: Kb =1,8 x 10-5
17). Sabendo que as soluções-tampão são utilizadas para que os sistemas não sofram grandes variações de pH, mesmo com adição de ácido ou base fortes, responda:
Explique, por meio das equações, porque o pH de uma solução-tampão básica não sofre alteração com a adição de um ácido forte. 
Explique, por meio das equações, porque o pH de uma solução-tampão ácida não sofre alteração com a adição de um ácido forte. 
 
18). Uma solução de ácido acético estocada em uma farmácia não tem concentração conhecida; se o pH da solução for igual a 2,68, qual deve ser a concentração em mol/L da solução? Ka = 1,75 x 10-5.
19). O ácido bórico é usado como anti-séptico suave em preparações manipuladas. Calcule o pH de uma solução aquosa 0,025mol/L de ácido bórico? Qual o grau de ionização do ácido em solução? 
Ka=5,9 x 10-10
H3BO3 + H20(l) H3O+(ag) + H2BO3- (aq)
20). O ácido barbitúrico (HC4H3N203) é utilizado preparação de diversos barbituratos (drogas usadas como sedativos). Qual a concentração de íon hidrogênio e íon barbiturato em uma solução 0,20 mol/L deste ácido? Ka = 9,8 x 10-5
21). O ácido fluorídrico (HF), ao contrário do ácido clorídrico (HCl), é considerado um eletrólito fraco. Calcule a concentração do íon hidrogênio e o pH de uma solução aquosa 0,040mol/L de HF? 
KaHF = 6,6xl0-4.
22). Qual a concentração de íons hidróxido (OH-) presente numa solução aquosa de HCl cuja concentração é 0,010mol/L.
23). Calcule as concentrações dos íons hidrônio (H3O+) e hidróxido (OH-), a 25°C, nas seguintes soluções: 
Ácido nítrico (HNO3) cuja concentração é 1,15mol/L:
Hidróxido de cálcio Ca(OH)2) cuja concentração é 0,10 mol/L:
24). Calcule o pH de uma solução de N2H5Cl 0,10 mol/L. Dado Kb = 1,7x10-6.
25). O pH do sangue humano é igual a 7,4. Qual é a [H+] no sangue?
26). O ácido cloro-acético (HC2H2O2Cl) é um ácido fraco (Ka = 1,4 x 10-3), sendo usado como herbicida, na fabricação de corantes e de outras substâncias químicas. Qual é o pH de uma solução 0,010mol/L deste ácido?
27). Foram dissolvidos X g de cianeto de sódio (solução l) e Y g de cloreto de potássio (solução 2) em água; indique se ocorrerá hidrólise total, parcial ou se não haverá hidrólise destes sais. Escreva as reações justificando o pH das soluções 1 e 2 como ácido, neutro ou básico.
28). Você preparou no laboratório uma solução pela mistura de 50,0mL de CH3COOH 0,1mol/L com 50,0mL de solução de CH3COONa 2,5mol/L. Dado Ka (ácido acético) = 1,75 x 10-5, calcule o pH desta solução e responda se esta mistura teria um efeito "tamponante", justificando a sua resposta.
29). Calcule o valor de pH de 90,0mL de solução tampão que contém 0,2mol/L de CH3COOH e 0,3mol/L de CH3COONa, a que se juntaram 10,0 mL de HCl 0,1mol/L:
 Comparar a variação de pH que ocorreria se a mesma quantidade de ácido fosse adicionado à água pura. Dado pKa (CH3COOH) = 4,75
30). O ácido nicotínico (vitamina do complexo B) é um ácido monoprótico, cuja fórmula é HC6H4NO2. Uma solução deste ácido a 0,012mol/L tem pH 3,39, a 25°C. Calculea constante de dissociação deste ácido nesta mesma temperatura. 
31). Calcule o valor de pH para as seguintes soluções abaixo:
3,2 x 10-3 mol de KOH
0,2 mol/L de HI
0,15 mol/L de CH3COOH, dado Ka = l,75 x l0-5 
0,2 mol/L de NH4OH, dado Kb = l ,8 x 10-5 
0,25 mol/L de CH3COONa, dado Ka =75 x l0-5 
Contendo 0,35mol/L de CH3COOH e 0,70 mol/L de CH3COONa, dado Ka(CH3COOH) = l,75 x l0-5
32). Utilizando somente valores de pKa, assinale a alternativa que propõe o sistema tampão mais eficiente para o meio de cultura da bactéria Staphylococcus aureus, que apresenta como faixa ótima de pH 7,0-7,5. Justifique sua resposta baseando-se na equação de Henderson-Hasselbalch:
H3PO4 / H2PO4-			pKa = 2,1
CH3COOH / CH3COO-		pKa = 4,8
H2PO4 / HPO4-			pKa = 7,2
HPO42- / HPO43-			pKa = 12,4
HS / S2-				pKa = 19,0
33). Supondo que se queira preparar um tampão com pH = 3,7, diga qual deve ser a combinação ácido/base conjugada mais conveniente e qual deverá ser a razão entre as suas concentrações, utilizando os dados da tabela abaixo:
	Ácido
	Base conjugada
	Ka
	pKa
	H3PO4
	H2PO4-
	7,5 x 10-3
	2,12
	HF
	F-
	7,4 x 10-4
	3,13
	HCO2H
	HCO2-
	1,8 x l0-4
	3,74
	C6H5CO2H
	C6H5CO2-
	6,3 x 10-5
	4,20
	CH3CH2C02H
	CH3CH2CO2-
	1,3 x 10-5
	4,89
	H2S
	S-2
	1,0 x 10-7
	7,10
 
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