quimica analiica

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Disciplina: QUÍMICA ANALÍTICA
Prof. Rodrigo Lemos (Rodrigo.lemos@ifce.edu.br)
Engenharia Ambiental
Equilibrio químico
1. Defina as características do equilíbrio químico
2. Deduza a partir da lei de ação das massas a constante de equilíbrio a partir da concentração
molar.
3. O gás castanho NO2, um poluente do ar, e o gás incolor N2O4 encontram-se em equilíbrio,
como indicado pela equação: 2NO2—-N2O4. Em uma experiência, 0,625 mol de N2O4
foram introduzidos em um reator de 5 L (volume final) e deixou-se decompor até atingir o
equilíbrio com o NO2. A concentração de equilíbrio do N2O4 foi 0,075 M. Qual o valor de
Kc para esta reação?
4. À temperatura de 500°C, a constante de equilíbrio, Kc, para a reação de fixação do
nitrogênio para produção de amônia, 3H2(g) + N2(g) —— 2NH3(g) tem um valor de
6,0.10-2. Se, em um reator particular a esta temperatura, há 0,25 mol/L de H2 e 0,05
mol/L de NH3 presentes no equilíbrio, qual é a concentração de N2?
5. A constante de equilíbrio, Kc, para a decomposição da água a 500°C é 6,0 x 10-28. Se 2,0
mol de H2O são colocados num reator de 5 L, quais serão as concentrações, no equilíbrio
do três gases, H2, O2 e H2O, a nesta mesma temperatura?
Teoria dos erros
6. Diferencie erros sistemáticos e aleatórios.
7. Qual a diferença entre desvio padrão amostral e populacional?
8. Sabendo que a densidade do clorofórmio é de 1,4832 g/mL a 20°C, qual seria o volume
necessário para ser usado num procedimento extrativo que requer 59,59 g desse solvente?
Expresse o resultado utilizando as regras para algarismos significativos.
9. Descreva pelo menos três erros sistemáticos que podem ocorrer na pesagem de um sólido
em uma balança analítica.
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10. Descreva pelo menos três maneiras pelas quais um erro sistemático pode ocorrer durante
o uso de uma pipeta para transferir um volume conhecido de um líquido.
11. Para cada um dos seguintes conjuntos de valores experimentais, calcule a média aritmética
e o desvio padrão. a) 42,33; 42,28; 42,35; 42,30 mL b) 0,032; 0,038; 0,036; 0,032; 0,034;
0,035 g
12. Efetuando a medidas de densidade de um sólido foram obtidos os seguintes valores
experimentais: Massa do sólido = 3,003 ± 0,002g Volume do sólido = 23,005 ± 0,004 mL
Calcule a densidade, expressando o erro experimental propagado de forma correta.
13. A fim de se determinar experimentalmente o volume de um certo frasco no laboratório,
este é inicialmente pesado vazio, e depois é pesado novamente cheio com água deionizada.
A temperatura da água usada é medida e a densidade desta água é obtida usando uma
tabela adequada. Numa aula experimental, os seguintes dados foram obtidos por um
estudante: Massa do frasco cheio de água = 50,0078 ± 0,0025g Massa do frasco vazio
= 25,0324 ± 0,0032g Temperatura da água = 26,00 °C Densidade da água a 26,00 °C
= 0,99681 ± 0,00001mg/L Com esses dados, calcule corretamente o volume do frasco
expressando o erro experimental.
14. Um indivíduo faz quatro determinações de ferro em umacerta amostra e encontrou um
valor médio de 31,40% m/v e uma estimativa do desvio padrão, s, de 0,11% m/v. Qual o
intervalo em que deve estar a média da população, , com um grau de confiança de 95% ?
Equilibrio ácido-base
15. O grau de dissociação do ácido cianídrico (HCN) em solução 0,02 mol/L é %alfa= 0,08.
Quanto está sob a forma de íons (dissociada) e sob a forma de moléculas não dissociadas?
16. A extensão de ionização de um ácido HA numa solução 0,05 M é 5,8%. Qual é a extensão
de ionização deste ácido numa solução 0,2 M?
17. Um certo ácido orgânico tem um hidrogênio ionizável e numa solução aquosa 0,01 M
está 1,8% ionizado. Qual o valor da constante de ionização do ácido? Resposta: Ka =
3,24 . 10-6 10. Qual é a concentração molar de uma solução de NH3 se está: a) 3,0b)
0,5Respostas: a) 0,02 M e b) 0,72 M
18. A constante de ionização do ácido lático é 1,4. 10-4. Qual é sua extensão de ionização
numa solução: a) 1,0 M; b) 0,01 M. Respostas: a) a = 1,2
19. Calcule o pH de uma solução 1 . 10-3 M de HCl, a concentração de OH presente em
solução e o pOH.
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20. Calcular as concentrações das espécies presentes numa solução 0,100 M de amônia (NH3).
Dado: Kb= 1,8.10-5.
21. Calcular o pH de cada solução seguinte de ácido forte: a) HBr 1,8 x 10-4 mol L-1 b) HCl
3,0 x 10-4 mol L-1 c) HClO4 0,020 mol L-1 d) HNO3 2,4 x 10-7 mol L-1 e) HCl 1,2 mol
L-1
22. São dissolvidos 5,35g de cloreto de amônio (NH4Cl) em água suficiente para obter 500
mL de solução. Sabendo que a constante de ionização do hidróxido de amônio é 2x10-5,
determine o pH da solução.
23. Determine se as soluções dos seguintes sais em água têm pH igual, maior ou menor que 7.
Se pH > 7 ou pH < 7, escreva uma equação química que justifique sua resposta. a) KF b)
KCN c)NH4CL
24. Uma amostra aquosa de 25,0 mL de KCN de 0,250 mol L-1 foi diluída até 100,0 mL. Qual
é a concentração de ácido cianídrico no equilíbrio?
25. Um sal desconhecido pode ser NaF, NaC ou hipoclorito de sódio. Quando 0,050 mol do
sal é dissolvido em água, formando 0,500 L de solução, o pH dela passa a ser de 8,08. Qual
é a identidade do sal?
26. Discuta o funcionamento de um sistema tampão.
27. Dispõe-se de solução de ácido acético e acetato de sódio ambas 0,1 M. Com estas duas
soluções, preparar os seguintes tampões acetato 0,1 M (pKa do ácido acético = 4,7): a)
pH=4,7 b) pH = 5,7
28. a) Indicar os componentes de um tampão acetato Mostrar através de reações como o
tampão acetato resiste a mudanças de pH quando se adiciona íons OH- ou H+.
29. Qual o pH de um tampão formado pela mistura de 52,4 mL de ácido acético de concentração
1,83 M com acetato de sódio C = 0,48 M e de volume 47,6 mL? Ka ácido = 1,75 x 10-5
RESPOSTA: pH = 4,14.
Equilibrio heterogêneo
30. A constante do produto de solubilidade do clorato de cálcio Ca (ClO3) 2 na água é de 7,1
x 10-7 a 25oC. Quantos gramas de Ca (ClO3) 2 foram dissolvidos em 750 mL?
31. A 25 °C, a água dissolve 0,8108g de PbCl2 por litro, calcule o Kps de PbCl2 a 25 ° C.
32. 0,986635g de BaCO3 são dissolvidos em 1,00 dm3 de água a 80 ° C. a solução foi então
resfriada a 25oC. Dado que o Ksp de BaCO3 em água é 2,58x10-9 a 25oC, determine se
formará precipitado ou não.
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33. Suponha que você tome uma solução de 500,0 mL de 0,001234 M de FeF2 e misture bem
com uma solução de 500,0 mL de 0,003142 M KOH a 25 ° C. Dado que Kps = 4,87 ×
1017 Fe (OH) 2, determine se um precipitado será ou não formado a partir da mistura.
34. A constante do produto de solubilidade do Ag2CO3 é de 8,1 × 10-12 a 25 oC. Calcule [Ag
+] e [CO23] na solução em equilíbrio quando 6 mL de Na2CO3 0,1 M são misturados com
3 mL de 0,5 M de AgNO3.
35. Dado o hidróxido de cobre (II), Cu (OH) 2. A concentração de Cu2 + e OH- no equilíbrio
em água a 25 ° C é de 1,765 x 10-7 M e 3,530 x 10-7 M, respectivamente.
Encontre a solubilidade molar de Cu (OH) 2 em NaOH 0,100 M.
36. 200 mL de NaCl a 0,5 M e 800 mL de AgNO3 a 0,10 M são misturados em conjunto.
Calcule a massa de NaNO3 precipitada. Assumir: que os volumes são aditivos, que o
AgCl é completamente insolúvel e quaisquer outras substâncias que possam se formar são
completamente solúveis.
37. Quais as aplicações do Kps na precipitação fracionada?
38. Explique o uso do kps na titrimetria de precipitação pelo método de Morh.
39. Qual ânion deve-se utilizar para retirar prata de uma mistura que contem AgCl, Ag2CrO4,
AgI, AgBr.
Análise química
40. Descreva o objetivo da análise química.
41. Quais as características dos métodos clássicos?
42. O que são métodos instrumentais?
43. Explique as vantagens e desvantagens dos métodos clássicos quando comparados aos
instrumentais.
44. Qual a diferença entre procedimento, metodologia e técnica?
45. Qual a diferença entre ométodo qualitativo e método quantitativo?
46. Qual a diferença entre analito e amostra?
47. O que é uma amostra heterogênea?
48. Qual o objetivo da amostragem?
49. Quais os cuidados realizados na coleta das amostras?
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50. Quais critérios devem ser utilizados para avaliar a escolha do método analítico?
51. Quais são as matrizes ambientais?
52. Quais os principais grupos espécies químicas relevantes para a análise ambiental?
53. Uma alíquota de 100 mL de água foi retirada para avaliação do teor de cloreto, na presença
de brometo e iodeto, discuta quem é o analito, a amostra, a matriz e os interferentes.
54. Exemplifique uma análise realizada com método instrumental que também pode ser
utilizada com metodo clássico. Quais as diferenças nas metodologias.
55. Proponha um procedimento analítico para a determinação de atrazina em amostras de
águas. Discuta metodologia, técnicas, amostragem, teor do analito, etc.
Métodos clássicos
56. Quais os métodos clássicos de análise?
57. Como se dividem os métodos titrimétricos?
58. Quais (métodos clássicos) suas aplicações ambientais?
59. Diferencie padrão primário e padrão secundário
Titrimetria
60. Qual a massa necessária para preparar 1 litro de solução de NaOH 0,001 M?
61. Como preparar 1 litro de uma solução de HCl 0,0001 M? ( d=1,2 g/ml, 98%)
62. Qual o volume gasto para se obter um fator de correção de 0,998 NaOH 0,01 M da titulação
com 0,100 g de KHP?
63. Qual o volume necessário de uma solução de NaOH 0,01 M para preparar 10 litros de
NaOH 0,0001 M?
64. Titularam-se 20,00 mL de uma solução de HCl 0,1000 M com uma solução de NaOH
0,1000 M. Calcule o volume equivalente, e o pH da solução no ponto de equivalência.
65. Um estagiário preparou uma solução pesando 5,611 g de hidróxido de potássio em béquer,
dissolvendo e transferindo quantitativamente para balão volumétrico de 250 mL, o qual foi
completado com água destilada. Determine a concentração da solução final, expressando
o resultado em g/mL, g/L e mol/L. Qual o pH desta solução?
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66. Um laboratorista preparou 250 mL de uma solução de hidróxido de sódio, a qual apresentou
pH final igual a 13. Determine a massa de hidróxido de sódio utilizada na preparação da
solução
67. Ao tomar dois copos de água, uma pessoa diluiu seu suco gástrico (solução contendo ácido
clorídrico) de pH = 1, de 50 para 500 mL. Qual será o pH da solução resultante logo após
a ingestão da água?
68. Praticamente toda a acidez da chuva ácida pode ser atribuída à presença de H2SO4 e
HNO3. Assumindo que uma amostra de 300,0 mL de água de chuva foi titulada com
NaOH 0,01 mol.L–1 e que foram gastos 9,0 mL desta solução para atingir o ponto final,
determine a concentração de H3O+
69. Para a determinação de cloreto pelo método de Mohr, pesou-se 0,5050 g de um sal marinho
seco em estufa que foi dissolvido em água. A solução da amostra foi titulada com 42,28
mL de AgNO3 0,1000 mol/L. Calcule a porcentagem de cloreto na amostra original. PA
Cl=35,45.
70. Uma alíquota de 100,0 mL de água de consumo de uma cidade foi tamponada a pH 10,0
com solução tampão de amônia-cloreto de amônio. Após a adição de indicador calmagite,
a solução gastou 21,46 mL de EDTA 5,149x10-3 mol/L. Calcular a dureza de água em
mg/L de CaCO3.
71. Uma alíquota de 25,00 mL de solução contendo Hg2+ em HNO3 diluído foi tratada com
10,0 mL de solução de EDTA 0,04882 mol/L e o pH foi ajustado a 10,0 com solução
tampão de amônia. Adicionou-se 2 gotas de indicador NET e o excesso de EDTA foi
titulado com 24,66 mL de solução de Mg2+ 0,01137 mol/L. qual é a concentração de Hg2+
em mol/L nesta amostra?
Gravimetria
72. O teor em alumínio numa amostra pode ser determinado por precipitação como uma base
e calcinação a Al2O3, que é pesado. Qual a massa de alumínio numa amostra com 0,2365
g de precipitado calcinado?
Qualidade das águas
73. Uma água bruta apresenta concentrações de íons cálcio, magnésio e cloretos iguais a 65 mg
Ca+2/L, 20 mg Mg+2/L e 40 mg Cl- /L, respectivamente. Determine a sua concentração
(a) como concentração molar ou molaridade, (b) como eq/L ou como normalidade e (c)
como mg CaCO3/L.
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74. Uma estação de tratamento de água efetua a aquisição de sulfato de alumínio líquido
como coagulante e o catálogo do fornecedor indica uma concentração igual a 8,1% (como
Al2O3).
O operador da ETA necessita saber a concentração do coagulante expressa como kg
Al2(SO4)3.14H2O/ m3 e como kg Al+3/m3 . Dados adicionais: Massa específica do
coagulante igual a 1.350 kg/m3 . Mol do Al: 27; mol do S: 32; mol do O: 16; mol do H: 1.
75. Uma indústria têxtil está efetuando a compra de coagulante (sulfato de alumínio líquido)
e exige-se que a concentração máxima de cromo no produto comercial não exceda 18 mg
Cr/L. O fornecedor de produtos químicos garante o fornecimento de coagulante com uma
concentração inferior a 17 mg Cr/kg. Com base nessas informações, é possível a aquisição
do coagulante? Dados adicionais: Massa específica do coagulante igual a 1.350 kg/m3 .
76. O sedimento de fundo de um reservatório urbano encontra-se severamente contaminado
com cobre em razão do lançamento contínuo de efluentes industriais no corpo d’água
durante cerca de 50 anos. Tendo em vista a descontaminação do reservatório, propôs-se a
remoção de aproximadamente 8,0.108 kg de sedimento de fundo (expresso na forma de
massa de sedimentos secos) ao longo de um período de 2 anos. Os estudos de qualidade
do sedimento de fundo apresentaram concentrações médias de cobre em torno de 200 mg
Cu/kg. Desta forma, estime a quantidade de cobre que deverá ser removida do reservatório
por mês.
77. Qual a porcentagem de ácido acético que se dissocia na água para para T = 25oC, em (a)
pH = 4 e (b) pH = 7. Dado: HAc = H+ + Ac- (Ka = 1,75x10-5) (25oC)
78. Em um acidente, 200 litros de ácido sulfúrico concentrado, H2SO4 18M, foram descarrega-
dos em um lago de 1.7x107 litros de volume, cujas águas apresentavam pH igual a 7,0.
Sabendo-se que os peixes do lago sobrevivem apenas em águas com pH > 5, verificar se
ocorrerá mortandade de peixes. Em caso afirmativo, determinar a massa de cal virgem
necessária para que as águas do lago retornem às condições anteriores.
79. Uma indústria lança uma vazão de 0,2L/s de uma solução contendo ácido acético em um
rio. A solução apresenta uma concentração de 0,2g/L. Qual o consumo anual de oxigênio
das águas do rio, sabendo-se que a equação da reação de decomposição é: H3C - COOH +
2O2 2CO2 + 2H2O 60 g ————- 64 g
80. Em uma cidade, são reservadas para o abastecimento público conjuntamente águas de
três procedências:
a) Estação de Tratamento de Água: vazão: 20L/s pH : 8,0 b) Poço Artesiano: vazão: 5L/s
pH : 9,0 c) Fonte com Cloração: vazão: 5L/s pH : 6,0
Calcular o valor do pH das águas distribuídas.
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81. Com base no sistema do ácido carbônico na água:
CO3-2 + H2O = HCO3- + OH- K1 = 2,1x10-4 (25oC) HCO3- + H2O = H2CO3 + OH-
K2 = 2,3x10-8 (25oC)
Construir tabela e gráfico mostrando as variações percentuais nas concentrações de CO2
(CO2 + H2O = H2CO3), bicarbonato (HCO3-) e carbonato (CO3-2) na água, para a
faixa de pH entre 4 e 10.
Referências Bibliográficas ( Questões Qualidade das águas): https://www.sidneyseckler.com
; “QUALIDADE DAS ÁGUAS E POLUIÇÃO - PHAhttp://www.pha.poli.usp.br
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