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1ª. Lista de Exercícios ( Ácido BaseParte 1) (Verifique a necessidade de cálculo exato). 1) Quantos algarismos significativos apresentam cada um dos números a seguir: a) 0,01010 mol L-1 . R.: 4 sig b) 1,0 x 10-3 % . R.: 2 sig c) 0,0010 mg. R.: 2 sig d) 12,43 mL. R.: 4 sig 2) Faça os cálculos e escrevendo o número correto de algarismos significativos: a) 121,345 - 231,43 R=-110,08 b) 0,006 + 34 R=34 c) 0,06432 x 0,34 / (3,13 x 10-5) R=70 x 10+1 d) log (4,53 x 10-5) R=4,344 e) 10-3,33 R=4,68 x 10-4 3) Defina brevemente: o ácido e a base de Brosted-Lowry e o par ácido base conjugado formado. Dê exemplos. 4) Escreva as reações conforme os produtos abaixo e destaque os pares conjugados. OBS: em cada par conjugado classifique quem é ácido e quem é base a) + CH3NH2 + H3O+ c) b) + NH4+ + OH- c) + H3O+ + NH3 d) + CH3COO- + H2O e) H2O + H2O + e) f) HPO4- + H2O + H3O+ g) HPO4- + H2O + -OH h) R-NH2 + H2O 5) Escreva as expressões das constantes de equilíbrio e obtenha os valores numéricos para cada constante para: a) A dissociação básica da etilamina (C2H5NH2). b) A dissociação ácida do cloreto de piridínio (C5H5NHCl). c) As dissociações do HPO4-2 (espécie anfiprótica). d) A dissociação do carbonato (CO3-2). 6) Deduza a equação: Kw = Ka * Kb 7) Deduza a equação: [-OH]2 + Kb[-OH] – KbCb = 0 8) Calcular o pH das soluções abaixo: HNO3 0,15 mol/L. R. pH = 0,82 CH3COOH 0,15 mol/L. R. pH 2,78 KOH 0,15 mmol/mL. R. pH = 13,18 CH3NH2 0,20%m/v (MM=31,0 g mol-1). R. pH=11,72 A solução do ítem (a) desta questão diluída 100 vezes. R.: pH=2,82 A solução do ítem (b) desta questão diluída 1:500. R.: pH=4,39 25,0 mL de HCl (pH = 2) + 20,0 mL de HCl (pH = 5). R.: pH=2,25 20,0 mL de CH3COOH (pH = 2,5) + 25,0mL de CH3COOH (pH = 2,8). R.: pH=2,62 8,0 mL de NH3 (pH = 11) + 15,0 mL NH3 (pH = 10,7). R.: pH=10,85 9) Fazer as reações e calcular o pH das soluções resultantes Mistura de 200,00 mL de CH3CHOHCOONa 0,0100 mol L-1 com 20,00 mL de HCl 0,100 mol L-1. R.: pH=3,62 Mistura de 10,00 mL de Na H2PO4 0,2 mol L-1com 50,00mL de KOH 0,0400 mol L-1. R.: pH=9,67 Mistura de 30,00 mL de CH3NH2 0,1 mol L-1com 10,00 mL de HCN 0,300 mol L-1. R.: R=10,00 Mistura de 50,00 mL de H2N-NH2 0,1 mol L-1com 20,00 mL de HCl 0,200 mol L-1. R.: pH = 5,86 Mistura de 50,00 mL de C5H11N 0,102 mol L-1 com 15,00 mL de uma solução do seu cloreto (121,5g/mol) contendo 9,64g/L. R.: pH=10,50 O pH após a mistura de 30,0 mL de ácido glucônico (CH2(CHOH)4COOH) 0,15 mol L-1 com 180,0 ml de hidrazina (H2NNH2) 0,025 mol L-1. R.: pH=4,56 O pH de uma solução de Na3AsO4 0,15 mol L-1. R.: pH=12,31 O pH final após a mistura de 20,0 mL da solução do item anterior + 5,0 mL de HCl 0,6 mol L-1. R.: pH=9,22 O pH após a mistura de 50,0 ml de H3PO4 0,05 mol L-1 com 50,0 mL de KOH 0,12 mol L-1. R.: pH=11,97 O pH de uma solução de quinolina (C9H7N) 28,38 g L-1 (MM=129,0 g mol-1). R.: pH=12,24 O pH resultante da mistura de 250,0 mL da solução do item anterior com 110,0 mL de HCl 0,5 mol L-1. R.: pH=2,81 O pH da mistura de 25,00 mL de cloreto de anilínio (C6H5NH3Cl) 0,152 mol L-1 com 100,0 mL de KOH 0,0281 mol L-1. R.: pH=8,92 Uma solução de sal básico derivado do H2S é mais ácida que o sal básico derivado do H3PO4. Esta alternativa é falsa ou verdadeira? Explique. O sal ácido derivado da base hidrazina (H2NNH2) é mais básico que o sal ácido derivado da etilamina (CH3CH2NH2). Esta afirmativa é falsa ou verdadeira? Comente. O sal formado na reação do HF com a hidrazina é mais ácido que o sal derivado da reação do ácido glucônico com a hidrazina. Esta afirmativa é falsa ou verdadeira? Comente. 10) Uma solução de NH3 tem concentração igual a 0,2 mol L-1. Qual deverá ser a concentração de uma solução de NaCN para que esta tenha uma alcalinidade 2 vezes maior que da NH3? R.: A concentração do NaCN deverá ser 0,605 mol L-1. 11) Calcule o pH da solução obtida pela mistura de iguais volumes de uma solução de H3PO4 0,180 mol L-1 com solução de Na2HPO4 0,120 mol/L. Calcule as concentrações de H3PO4, H2PO4-, HPO4-2 e PO4-3 no equilíbrio. R.: O pH será igual a 2,75 e as concentrações de H3PO4, H2PO4-, HPO4-2 e PO4-3 serão respectivamente: 0,030 mol L-1, 0,120 mol L-1, 4,30 x 10-6 mol L-1 e 1,72 x 10-15 mol L-1, Constantes de dissociação ácido-base (Ka e Kb ou pKa e pKb) Ácido acético (CH3COOH): Ka = 1,8 x 10-5 Ácido arsênico (H3AsO4 ): pKa1=2,19; pKa2=6,94; pKa3=11,50 Ácido cianídrico (HCN): Ka = 4,2 x 10-10 Ácido fórmico (HCOOH): Ka = 1,5 x 10-5 Ácido fosfórico (H3PO4): Ka1 = 7,11 x 10-3; Ka2 = 6,32 x 10-8; Ka3 = 7,10 x 10-13. Àcido fluorídrico (HF): pKa= 3,17 Ácido glucônico (CH2(CHOH)4COOH): pKa=3,86 Ácido lático (CH3CHOHCOOH):Ka = 6,2 x 10-6 Ácido sulfídrico (H2S): Ka1 = 8,0 x 10-8 ; Ka2 = 1,2 x 10-15 Amônia (NH3): Kb = 1,8 x 10-5 Anilina C6H5NH2 = 4,2 x 10-10 Etilamina (CH3CH2NH2) : pKb = 4,02 Hidrazina (H2N-NH2): Kb= 1,8 x 10-9 Metilamina (CH3NH2): Kb = 4,3 x 10-4 Quinolina (C9H7N): Kb = 6,3 x 10-10 C5H11N: Kb = 1,35 x 10-3 PARTE 2 1 - Calcule a concentração de íons H3O+ e o pH das seguintes soluções: a) 0,010 mols/L HNO3 b) 0,035 mols/L KOH c) 0,030 mols/L HNO2 d) 0,010 mols/L [(CH3)4N+]OH- hidróxido de tetrametilamônio 2 - Calcular a concentração de íons H3O+ e o pH das seguintes soluções: a) hidróxido de potássio 0,05 mols/L. b) ácido nítrico 0,05 mols/L. c) cloreto de amônio 0,05 mols/L. d) ácido benzóico 0,05 mols/L. (Explicar as diferenças de pH encontradas entre as soluções dos itens b, c e d). 3 - Uma solução de hidróxido de amônio foi preparada a partir da diluição de 0,75 mL , do hidróxido concentrado, em balão volumétrico de 100,0 mL com água destilada. Qual é o pH desta solução sabendo-se que o hidróxido concentrado é 28% p/p e sua densidade 0,900 g/cm3. 4 - Uma solução de ácido nítrico foi preparada a partir de 0,85 mL do ácido concentrado em 250 mL de água destilada. Qual é o pH da solução preparada sabendo-se que o ácido concentrado tem 69,5% p/p e densidade 1,40 g/cm3. 5 -a) Calcular o pH dos seguintes pares de soluções e explicar as possíveis diferenças encontradas. I) ácido nítrico e ácido acético - 0,05 mols/L II) hidróxido de potássio e hidróxido de amônio - 0,01 mols/L b) Em que situação os pHs, de cada par, seriam iguais? 6 - a) O íon benzoato é a base conjugada do ácido benzóico. Uma solução de benzoato de sódio 0,02 mols/L tem pH = 8,25. Qual é o pKb e a fração dissociada da base conjugada? b) Qual é o pH e a fração dissociada de uma solução de ácido benzóico 0,02 mols/L? 7 - Suponha que 0,29 mols de um ácido monoprótico desconhecido é dissolvido em água suficiente para preparar 1,55 L de solução. Se o pH da solução é 3,82, qual é a constante de dissociação do ácido? 8 - Escreva a constante de hidrólise do CN-. Dado que o valor de Ka para o HCN é 6,2x10-10, calcule o Kb para o CN-. 9 - A cocaína é uma base fraca e o cloridrato de cocaína o seu ácido conjugado. a) O pH de uma solução de cocaína 0,040 mols/L é 10,5. Qual é o pKb e a fração dissociada da base? b) Qual é o pH de uma solução e a fração dissociada na hidrólise do ácido conjugado, considerando sua concentração de 0,04 mols/L? 10 - Foram preparadas duas soluções. Uma delas de ácido acético foi preparada à partir do ácido concentrado (12 mols/L), transferindo-se 2,5 mL para um balão volumétrico de 250,0 mL e completando seu volume com água destilada. A outra foi preparada pesando-se 750 mg de acetato de sódio, que foi dissolvido, transferido para um balão volumétrico de 100,0 mL e o volume completado com água destilada. Ka = 1,8 x 10-5. a) Qual é o pH da solução de ácido acético preparada?b) Qual é o pH da solução de acetato de sódio preparada? 11 - Qual é o pH de uma solução preparada pela dissolução de 1,23g de 2-nitrofenol em 0,250L? 12 - Uma solução de ácido fórmico foi preparada à partir de 3,4 g do ácido em 100,00 mL de água. a) Qual é o pH, e a fração dissociada (%) da solução? b) Em que casos é possível desprezar a fração dissociada para o cálculo do pH? Por que? c) Para descartar este ácido é preciso neutralizá-lo. Qual é o volume em mL necessário para isso, utilizando uma solução de NaOH 1 mol/L? 13 - O pH de uma solução de o-cresol 0,010 mols/L é 6.05. Encontre o pKa para este ácido fraco. 14 - Encontre o pH e a fração de dissociação () de uma solução 0,100 mols/L do ácido fraco HA com Ka= 1,00x10-5. 15 - Encontre o pH e as concentrações de (CH3)3N e (CH3)3NH+ numa solução de cloreto de trimentilamônio 0,060 mols/L. 16 - Uma solução de ácido benzóico 0,045 mols/L tem um pH de 2,78. Calcule o pKa para este ácido. 17 - Uma solução de HA 0,045 mols/L está 0,60% dissociada. Calcule o pKa para este ácido. 18 - Encontre o pH e a fração de associação () de uma solução 0,199 mols/L de uma base fraca B com Kb = 1,0x10-5. 19 - Encontre o pH e as concentrações de (CH3)3N e (CH3)3NH+ numa solução de trimetilamina 0,060 mols/L. 20 - Calcule o pH de uma solução de NaCN 0,050 mols/L. 21 - Calcule a fração de associação () para as soluções de acetato de sódio 0,1, 0,0001 mols/L. O aumenta ou diminui com a diluição? 22 - Para uma solução 0,10 mols/L de uma base que apresenta pH= 9,28, encontre o pKb para essa base. 23 - Para uma solução de uma base 0,10 mols/L, que está 2,0% hidrolisada (=0,020), encontre Kb para essa base. 24 - a) Qual o pH de uma solução 0,02 mols/L de dihidrogeno fosfato de sódio? b) Qual o pH de uma solução 0,02 mols/L de dihidrogeno fosfato de amônio? c) Explique a diferença encontrada entre os valores calculados. 25 - a) Qual é o pH de uma solução de cianeto de sódio 0,05 mols/L? b) Qual é o pH de uma solução de cianeto de amônio 0,05 mols/L? c) Explique a diferença de pH encontrada nos ítens a e b. 26 - a) Calcular o pH das seguintes soluções: fluoreto de amônio e cianeto de amônio 0,02 mols/L. b) Explicar a diferença de pH encontrada. A diferença seria a mesma se a concentração fosse 0,2 mols/L? 27 - a) Qual é o pH de uma solução de ácido succínico (ácido butanodióico) 0,001 mols/L? b) Qual seria o pH de uma solução de monohidrogenosuccinato de sódio 0,01 mols/L? c) Na dissociação do ácido succínico, qual é a espécie principal em pH 3,0? 28 - Considere o ácido diprótico H2A com K1= 1,00x10-4 e K2= 1,00x10-8. Encontre o pH e as concentrações de H2A, HA- e A-2 em cada uma das soluções seguintes: a) H2A 0,100 mols/L, b) NaHA 0,100 mols/L; c) Na2A 0,100 mols/L. 29 - a) Calcule o pH de uma solução de ácido cítrico 0,05 mols/L. b) Qual seria o pH de uma solução de monohidrogenocitrato de sódio 0,1 mols/L, e qual seria a concentração do citrato nesta solução? c) Qual é a espécie principal em pH 3,0? Demonstre calculando a relação de concentração. 30 - Abreviaremos o ácido malônico, CH2(CO2H)2, como H2M. Encontre o pH e as concentrações de H2M, HM- e M-2 em cada uma das seguintes soluções: a) H2M 0,100 mols/L; b) NaHM 0,100 mols/L e c) Na2M 0,100 mols/L. 31 - O ácido malônico ou ácido propanodióico, possui K1= 1,42 x 10-3 e K2= 2,01 x 10-6. a) Qual é o pH de uma solução de 0,05 mols/L deste ácido? b) Qual a fração dissociada para cada uma das dissociações? c) Como a 2ª dissociação afeta o pH? Por que? 32 - Conhecendo as constantes de dissociação do ácido fosfórico, K1= 7,11 x 10-3, K2= 6,32 x 10-8 e K3= 7,10 x 10-13, responda: a) Qual seria a espécie principal em pH=10,0?Justifique a resposta demonstrando como foi obtida. b) Qual seria o pH e as concentrações de H3PO4, H2PO4-, HPO4-2 e PO4-3, numa solução de dihidrogenofosfato de sódio 0,01 mols/L? 33 - O ácido tartárico ou 2,3-diidróxibutenóico, é um diácido que podemos abreviar como H2T possui K1= 9,2 x 10-4 e K2= 4,31 x 10-5. a) Observando-se os valores das constantes o que poderia ser suposto sobre a(s) espécie(s) que determina(m) o pH da solução? b) Qual seria o pH de uma solução 0,01 mols/L deste ácido? c) Calcule as concentrações das espécies HT- e T-2. d)Qual seria a espécie principal em pH 7,0?
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