EquilibrioAcidoBase Parte 2

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PAGQuímica 2011/1 
Exercícios de Equilíbrio Ácido-Base – Parte II 
 
Kw = 1,0x10-14 (a 25o C) 
Sólido Fórmula Kps 
Fluoreto de Bário BaF2 1,7x10-6 
Fosfato Amoniacal de Magnésio MgNH4PO4 2,5 x 10-12 
Sulfeto de Bismuto Bi2S3 1,0x10-97 
Sulfeto de Cobre CuS 8,5x10-45 
Sulfeto de Ferro(II) FeS 5x10-18 
Sulfeto de Prata Ag2S 1,6x10-49 
Ácido Fórmula K’s 
Arsênico H3AsO4 6,0x10-3/1,05x10-7/3,0x10-12 
Bórico H3BO3 5,83x10-10 
Carbônico H2CO3 4,6x10-7/4,79x10-11 
Cátion 
Férrico 
Fe3+ 6,0x10-3 
Cátion 
Ferroso 
Fe2+ 1,3x10-6 
Cianídrico HCN 2,1x10-9 
Fenol C6H5OH 1,1x10-10 
Fluorídrico HF 7,2x10-4 
Fosfórico H3PO4 6,9x10-3/6,2x10-8/4,8x10-13 
Fosforoso H3PO3 1,00x10-2/2,57x10-7 
Hipocloroso HOCl 3,0x10-8 
Iódico HIO3 1,7x10-1 
Oxálico H2C2O4 (H2ox) 5,6x10-2/5,1x10-5 
Maleico cis-HOOC-CH=CH-COOH (H2M) 1,20x10-2/5,96x10-7 
Sulfídrico H2S 5,8x10-7/1,2x10-15 
Sulfúrico H2SO4 forte/1,20x10-2 
Sulfuroso H2SO3 1,72x10-2/6,43x10-8 
Tartárico H2C4H4O6HOOC(CHOH)2COOH 
(H2T) 
1,0x10-3/4,6x10-5 
Base Fórmula K’s 
Amônia NH3 1,76x10-5 
Piridina C5H5N 1,7x10-9 
Uréia (NH2)2CO 1,26x10-14 
 
1. Para uma solução aquosa de fenol (C6H5OH) 0,10 mol/L: 
a) escreva a reação de ionização do fenol em água, de acordo com a Teoria de 
Brønsted-Lowry. 
b) calcule o pH da solução de fenol. 
c) calcule a concentração de H3O+: 
c1) referente à ionização do fenol 
c2) referente à auto-ionização da água 
c3) compare e comente os valores encontrados. 
 
2. Os íons hidrogenooxalato (HC2O4-) e hidrogenocarbonato (HCO3-) têm a 
capacidade de atuar como ácidos na presença de bases e como bases na 
presença de ácidos. 
a) como se denomina um íon que atua dessa forma? 
b) ilustre este comportamento com a água, escrevendo as reações de ácido-
base no modelo de Brønsted-Lowry para o íon HC2O4-. 
c) sem calcular o pH, preveja que comportamento (ácido, alcalino ou neutro) 
apresentam soluções aquosas de NaHC2O4 e NaHCO3. 
d) qual o valor do pH de uma solução 0,1 mol/L de cada um destes sais? 
 
3. a) o que são ácidos polipróticos? Exemplifique. 
b*) o que mede α1 para um ácido como H3PO4? 
c) como se prevê o pH de uma solução de um sal proveniente de um ácido 
fraco e de uma base fraca? 
 
4. Explique: 
a) por que sais de bases fracas produzem soluções ácidas e sais de ácidos 
fracos produzem soluções básicas. 
b) por que o sal KH2PO4 possui comportamento anfiprótico. 
 
5. Prepararam-se duas soluções de sais de ácidos polipróticos: bissulfito de 
sódio (NaHSO3) e bissulfeto de sódio (NaHS), ambas de concentração 0,1 
mol/L. 
a) escreva as reações possíveis de acontecer quando da adição desses sais 
em água, com o valor das respectivas constantes de equilíbrio, nomeando-as. 
b) sem fazer cálculos, preveja que comportamento (ácido, alcalino ou neutro) 
apresentam soluções aquosas desses sais, nas condições dadas. 
c) qual o valor do pH das soluções preparadas? 
 
6. a) uma solução é preparada misturando-se 200 mL de Na3AsO4 0,27 mol/L e 
150 mL de KCl 0,62 mol/L. Qual o pH dessa solução? 
b) o quinto produto químico mais fabricado nos EUA é o dihidrogenofosfato de 
amônio, NH4H2PO4. Esse produto, utilizado na agricultura, serve para corrigir 
solos ácidos ou básicos? Justifique. 
c) dispõe-se de uma solução de KOH 1 mol/L e deseja-se precipitar todo o íon 
Al3+ de uma solução 10-4 mol/L deste cátion, na forma de Al(OH)3. A que pH 
deve-se ajustar a solução para que esta precipitação ocorra? 
 
7. As seguintes substâncias são mais solúveis em meios neutros, básicos ou 
ácidos? Justifique sua resposta e apresente os equilíbrios envolvidos. 
a) Ni(OH)2 b) CaSO4 c) BaCO3 d) NH4NO3 
 
8. Escreva a expressão de Kps e determine se a solubilidade dos seguintes 
compostos será afetada pelo abaixamento do pH do meio, justificando: 
a) Ca(OH)2 (hidróxido de cálcio) b) Ca(NO3)2 (nitrato de cálcio) 
c) CaCO3 (carbonato de cálcio) d) CaC2O4 (oxalato de cálcio) 
 
9. a) um estudante misturou 2,5 g de fosfato amoniacal de magnésio 
(MgNH4PO4) em água até completar 100 mL. Como o sal é muito pouco 
solúvel, o estudante filtrou a solução resultante, após vigorosa agitação. Qual o 
pH da solução obtida após a filtração? 
b) na indústria química a concentração de CaCO3 em águas de equipamentos 
deve ser controlada para evitar a precipitação desse sal nas tubulações. Esse 
controle é feito através da medida do pH da água. Explique como o pH de 
águas industriais está relacionado com a concentração de CaCO3 dissolvido. 
 
10*. O sulfeto de hidrogênio (H2S) em solução aquosa está presente na sua 
forma molecular (H2S), monoionizada (HS-) e totalmente ionizada (S2-). 
a) calcule os α-valores para uma solução cuja concentração de íons H+ é 0,52 
mol/L. 
b) qual a concentração de cada espécie em uma solução 0,10 mol/L de H2S 
nesse pH? 
c) nesse pH, qual ou quais dos seguintes cátions devem precipitar na forma de 
sulfetos: Bi3+ 10-5 mol/L, Cu2+ 10-22 mol/L, Fe2+ 10-8 mol/L, Ag+ 10-5 mol/L 
 
11*. Abaixo está apresentada a variação dos alfa-valores de um ácido 
poliprótico HnX em função do pH do meio: 
 
a) quantos hidrogênios ionizáveis possui este ácido? 
b) o que são alfa-valores? Exemplifique para α1 do ácido poliprótico em 
questão. 
c) a partir de que pH a espécie totalmente desprotonada é de composição 
majoritária? 
d) em que faixa de pH tem-se o equilíbrio entre as formas mono e 
diprotonadas? 
e) com este diagrama é possível visualizar que quando a concentração de um 
ácido e de seu sal são iguais, o pH apresenta um valor especial. Com esta 
informação, determine pK2 para esta ácido. 
f) que espécies devem estar presentes e com que relação de concentração 
para que com elas se prepare um tampão de pH = 12? 
 
12*. Abaixo estão representados os alfa-valores de um determinado ácido 
poliprótico HnX em função do pH do meio: (mesma figura) 
a) de quais dos seguintes compostos essas curvas podem se tratar: 
C6H4(COOH)2 (H2Ph), H2SO3, H2CO3, H3PO4, HIO3, H3AsO4 e EDTA (H4Y)? 
b) o que representa α1 para um determinado ácido poliprótico? 
c) em que faixa de pH a espécie monodesprotonada é de composição 
majoritária? 
d) em que faixa de pH tem-se o equilíbrio entre as formas di e triprotonadas? 
e) que espécies devem estar presentes e com que relação de concentração 
para que com elas se prepare um tampão de pH = 7,2? 
 
13. Tem-se um ácido poliprótico H3X em que são conhecidas as suas 
constantes de ionização: K1 = 2,3 x 10-4, K2 = 4,7 x 10-8 e K3 = 7,9 x 10-13. 
Pergunta-se: 
a) por que as constantes têm valores cada vez menores? 
b*) qual o par conjugado principal em pH = 5? 
c*) qual o valor de pH quando [H3X] = [NaH2X]? 
d) sabendo que os seguintes sais são pouco solúveis em água: Mn3X2, CuHX e 
Co(H2X)2, descreva o que deve ser feito com o pH de uma solução aquosa de 
H3X de maneira a precipitar seletivamente uma solução contendo os íons Mn2+, 
Cu2+ e Co2+ de concentrações semelhantes. Indique a ordem de precipitação, 
de acordo com o método de separação proposto. 
 
14. Tem-se um ácido poliprótico H3X em que são conhecidas as suas 
constantes de ionização: K1 = 1,7 x 10-3, K2 = 3,5 x 10-6 e K3 = 8,1 x 10-12. 
Pergunta-se: 
a) por que as constantes têm valores cada vez menores? 
b*) qual o par conjugado principal em pH = 7? 
c*) qual o valor de pH quando [NaH2X] = [Na2HX]? 
d) sabendo que os seguintes sais são pouco solúveis em água: Ca3X2, NiHX e 
Fe(H2X)2, descreva o que deve ser feito com o pH de uma solução aquosa de 
H3X de maneira a precipitar seletivamente uma solução contendo os íons Ca2+, 
Ni2+ e Fe2+ de concentrações semelhantes. Indique a ordem de precipitação, de 
acordo com o método de separação proposto. 
 
15. A seguir são apresentadas algumas afirmações. Classifique-as como 
verdadeiras ou falsas. No caso de afirmações falsas, reescreva-as, corrigindo o 
que for necessário. 
a) em clima úmido o sulfeto de sódio sólido apresenta odor de H2S devidoa 
hidrólise do cátion. 
b) em um clima úmido o cloreto de amônio sólido apresenta odor de NH3 
devido à reação do ânion com a água (hidrólise do ânion). 
c) quando dissolve-se CaO (s) em água, formam-se Ca2+ (fraco) e O2- (forte). A 
solução resultante é ácida. 
d) uma solução de um sal de um ácido poliprótico em água não serve para 
neutralizar soluções ácidas. 
e) o CaF2 tem a sua solubilidade em água aumentada pelo aumento do pH. 
f) uma solução de um sal de ácido poliprótico em água só pode servir para 
neutralizar soluções alcalinas. 
g) por ser um ácido muito fraco, o ânion HPO42- praticamente não altera o pH 
da água. 
h) uma solução de um sal de um ácido poliprótico em água pode servir para 
neutralizar tanto soluções ácidas quanto soluções alcalinas. 
i*) para um determinado ácido diprótico, quando αo for igual a α1, o pH será 7. 
j) os ácidos polipróticos são sempre mais fortes que os ácidos monopróticos. 
k) os ácidos polipróticos são sempre mais fracos que os ácidos monopróticos. 
l*) para um determinado ácido diprótico, quando αo for igual a α1, o pH será 
numericamente igual a pK1. 
m*) para um determinado ácido diprótico, quando α1 for igual a α2, o pH será 
numericamente igual a pK2. 
 
16. O indicador azul de timol apresenta cor amarela em pH inferior a 8,0 e cor 
azul se o pH for superior a 9,6 (verde no intervalo). Faça a previsão do pH e da 
cor de cada uma das seguintes soluções quando algumas gotas deste 
indicador estiverem presentes no meio: 
a) NaCN 0,2 mol/L b) KNO3 0,01 mol/L c) uréia 0,01 mol/L 
 
17. O indicador verde de bromocresol apresenta cor amarela em pH inferior a 
4,0 e cor azul se o pH for superior a 5,6 (verde no intervalo). Faça a previsão 
do pH e da cor de cada uma das seguintes soluções quando algumas gotas 
deste indicador estiverem presentes no meio: 
a) KHS 10-3 mol/L b) KF 0,02 mol/L c) NaHSO3 0,02 mol/L d) NaCl 0,58 
g/L 
 
18. Preveja qualitativamente se as soluções abaixo terão pH ácido, neutro ou 
alcalino, justificando: 
a) NH4NO3 b) KNO3 c) NaIO3 d) NH4CN e) NaHSO3 f) fenol g) 
piridina 
 
19. O indicador azul de bromotimol apresenta cor amarela em soluções de pH 
inferior a 6,0 e cor azul em soluções de pH superior a 7,6. Entre pH = 6,1 e 7,5 
a solução apresenta-se esverdeada. Faça uma previsão da cor das seguintes 
soluções aquosas, quando algumas gotas de azul de bromotimol estiverem 
presentes no meio. Justifique sua resposta em cada caso, calculando o pH da 
solução: 
a) NaCN 0,1 mol/L b) NaHSO3 0,22 mol/L c) H3BO3 10-4 mol/L d) fenol 10-2 
mol/L e) Na2CO3 0,12 mol/L 
 
20. O indicador vermelho de cresol apresenta cor amarela em pH < 7,2 e cor 
vermelha em pH > 7,2. Faça uma previsão da cor apresentada pelas seguintes 
soluções salinas aquosas quando algumas gotas de vermelho de cresol 
estiverem presentes no meio. Justifique sua resposta apresentando os 
equilíbrios envolvidos. 
a) FeCl3 b) NaI c) CaCO3 d) NH4ClO 
 
21. Indique qualitativamente o pH (ácido, básico ou neutro) das seguintes 
substâncias em solução aquosa. Justifique sua resposta e apresente os 
equilíbrios envolvidos: 
a) Ni(OH)2 b) Ca(NO3)2 c) BaCO3 d) NH4Cl e) Fe(OH)2 f) LiClO4 
g) KCN h) NH4NO3 
 
22. Qual o pH resultante das seguintes soluções aquosas (apresente os 
equilíbrios envolvidos e indique os cálculos realizados): 
a) NaCN 0,25 mol/L b) bitartarato de sódio 0,4 mol/L 
c) KCl 0,2 g/L d) NH4Cl 0,3 mol/L 
e) KHS 1,0 10-2 mol/L f) NaClO4 0,5 g/L 
g) NH4CN 1,0 x 10-2 mol/L h) bissulfito de sódio 0,4 mol/L 
i) KI 0,166 g/L j) (NH4)2SO4 0,02 mol/L 
k) Na2HPO4 0,1 mol/L l) NaHS 0,10 mol/L 
m) (NH4)2SO3 0,1 mol/L n) KCN 0,1 mol/L+KOH 1,0x10-2 mol/L 
o) KClO4 1,4 g/L p) NaHM 0,01 mol/L (onde HM- é ânion 
derivado do ácido maleico) q) fenol (C6H5OH) 10-4 mol/L 
r) NH4NO3 0,1 mol/L+HNO3 1,0 x 10-4 mol/L 
s) NaHSO3 0,01 mol/L t) H3BO3 2,0x10-5 mol/L 
u) solução saturada de BaF2 v) FeHPO4 0,10 mol/L 
w) NaH2PO3 0,10 mol/L x) piridina 2x10-6 mol/L 
y) CO(NH2)2 (uréia) 1,0x10-1 mol/L 
 
 
*: alfa-valores: assunto não abordado na QUI01004 em 2011/1 devido a 
restrições de cronograma.