Gabarito Prova Substitutiva Química Analítica 2019/1

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Avaliação Substitutiva QUI 112 – 2019/1 - data_______ 
Nome: __________________________________________matrícula_______ turma__ 
 Justificar as respostas (com linguagem matemática e/ou química, ou seja, apresente a estratégia de cálculo. 
Lembre-se que o problema é resolvido de maneira que os outros possam compreender facilmente. A 
grandeza deve apresentar a etapa e a espécie química envolvida (Ex.: “n3(Cl-) =…”) 
 Não é aceito uso de “regra de três” 
 Todo número deve apresentar sua unidade (a menos que seja adimensional) 
 Os termos ‘Número de mols’, ‘Quantidade de matéria’ e ‘Quantidade de substância’ são considerados 
sinônimos. 
 Expressar o resultado final com 3 algarismos significativos 
 Avaliação qualitativa deve ter as equações químicas numeradas e usar setas distintas para perturbação e 
resposta. A conclusão deve ser bem sucinta (ou seja, breve) 
 Sugestão: Usar notação científica para números menores que 0,01. 
Questão 1. 100 mL de solução de fosfato de sódio 1,0X10-3 mol/L foi introduzida em uma coluna aniônica carregada 
com cloreto, sendo todo o fosfato retido na coluna. Na sequência, passou-se 5 mL de uma solução extratora e todo a 
solução foi coletada e o volume completado para 25 mL. 
a. Faça o diagrama esquemático do procedimento experimental descrito acima. 
 
 
 
b. Escreva a equação química do processo de troca-iônica apresentado 
 
 3𝑅+𝐶𝑙(𝑠) 
− + 𝑃𝑂4 (𝑎𝑞)
3− ⇌ (𝑅+)3𝑃𝑂4 (𝑆)
3− + 3 𝐶𝑙(𝑎𝑞) 
−
 
 
c. Calcule a concentração de fosfato na solução final. 
 
𝑛1(𝑁𝑎3𝑃𝑂4) = 𝐶1(𝑁𝑎3𝑃𝑂4) ∗ 𝑉1 = 1,0𝑋10
−3𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 ∗ 100𝑋10−3𝑚𝐿 = 1,0𝑋10−4𝑚𝑜𝑙 
 
𝑛1(𝑃𝑂4
−3)
𝑛1(𝑁𝑎3𝑃𝑂4)
= 1 
 
𝑛1(𝑃𝑂4
−3) = 𝑛2(𝑃𝑂4
−3) = 𝑛3(𝑃𝑂4
−3) = 𝑛5(𝑃𝑂4
−3) = 1,0𝑋10−4𝑚𝑜𝑙 
 
𝐶5(𝑃𝑂4
−3) = 
𝑛5(𝑃𝑂4
−3)
𝑣5
= 
1,0𝑋10−4𝑚𝑜𝑙
25𝑋10−3𝐿
= 4,0𝑋10−3𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 
 
 
 
 
 
2
5
1
Cl-
5,0 mL sol. extratora 
25 mLDescarte
3
100 mL Na3PO4 1,0X10
-3 molL-1
4
Questão 2. Uma solução de citrato de sódio 0,1 mol/L teve o seu pH ajustado para 5,0. 
a. Dada a estrutura do citrato abaixo, identifique A CANETA os grupos aceptores de prótons com um QUADRADO 
e os grupos doadores com um CÍRCULO. Escreva um código para a estrutura mais protonada e as equações 
de dissociação ácida. 
O
–
O
O
O
–
O
O
–
OH 
Código: H3Cit 
 
𝐻3𝐶𝑖𝑡(𝑎𝑞) ⇌ 𝐻(𝑎𝑞)
+ + 𝐻2𝐶𝑖𝑡 (𝑎𝑞)
− 𝑝𝐾1 
𝐻2𝐶𝑖𝑡 (𝑎𝑞)
− ⇌ 𝐻(𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑖𝑡 (𝑎𝑞)
2− 𝑝𝐾2 
𝐻𝐶𝑖𝑡 (𝑎𝑞)
2− ⇌ 𝐻(𝑎𝑞)
+ + 𝐶𝑖𝑡 (𝑎𝑞)
3− 𝑝𝐾3 
 
 
 
b. Escreva o balanço de matéria para o sistema citrato. 
 
c(H3Cit) = c(H2Cit-) = c(HCit2-) = c(Cit3-) = [H3Cit] + [H2Cit-] + [HCit2-] + [Cit3-] = 0,1 mol/L 
 
c. Dado o Diagrama de Distribuição de Espécies do sistema citrato abaixo, estime os valores de pKa, 
identificando-os a CANETA no gráfico. 
Quando α0 = α1 = 0,5, temos que pH = pKa1 ~3,2 
Quando α1 = α2 = 0,5 , temos que pH = pKa2 ~4,8 
Quando α2 = α3 = 0,5 , temos que pH = pKa3 ~6,4 
 
d. Qual a fração de equilíbrio das espécies do sistema citrato em pH 5. 
 
∝0 → 0 
∝1≈ 0,36 
∝2≈ 0,62 
∝3≈ 0,02 
 
pKa1 pKa2 pKa3 
e. Escreva o balanço de carga da solução. 
[𝐻+] − [𝑂𝐻−] − [𝐻2𝐶𝑖𝑡
−] − 2[𝐻𝐶𝑖𝑡2−] + 3[𝐶𝑖𝑡3−] + 𝑞𝑥𝐶𝑥 = 0 
 
f. Calcule a concentração no equilíbrio de todas as espécies envolvidas presentes na solução. 
 
[𝐻+] = 10−𝑝𝐻 = 10−5 = 1,0𝑋10−5𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 
 
[𝑂𝐻−] = 10𝑝𝐻−𝑝𝐾𝑤 = 105−14 = 1,0𝑋10−9𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 
 
[𝐻3𝐶𝑖𝑡] = 𝛼0 ∗ 𝑐(𝐻3𝐶𝑖𝑡) = 0 * 0,1 mol/L = 0 
 
[𝐻2𝐶𝑖𝑡
−] = 𝛼1 ∗ 𝑐(𝐻2𝐶𝑖𝑡
−) = 0,36 * 0,1 mol/L = 0,036 mol/L 
 
[𝐻𝐶𝑖𝑡2−] = 𝛼2 ∗ 𝑐(𝐻𝐶𝑖𝑡
2−) = 0,62 * 0,1 mol/L = 0,062 mol/L 
 
[𝐶𝑖𝑡3−] = 𝛼2 ∗ 𝑐(𝐶𝑖𝑡
3−) = 0,02 * 0,1 mol/L = 2,0𝑋10−3𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 
 
 
 
g. O pH do sistema foi ajustado com NaOH ou HCl? 
 
 
[𝐻+] − [𝑂𝐻−] − [𝐻2𝐶𝑖𝑡
−] − 2[𝐻𝐶𝑖𝑡2−] − 3[𝐶𝑖𝑡3−] = − 𝑞𝑥𝐶𝑥0 
 
1,0𝑋10−5 − 1,0𝑋10−9 − 0,036 – (2 * 0,062) – (3 * 2,0𝑋10−3) = − 𝑞𝑥𝐶𝑥0 
 
 
𝑞𝑥𝐶𝑥 = 0,166 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 
 
 
O sinal positivo no resultado dos cálculos de qxCx indica que foi adicionado um cátion proveniente de uma base 
forte (NaOH). 
 
[𝑁𝑎+] = 𝑐(𝑁𝑎+) = 𝑐(𝑁𝑎𝑂𝐻) = 0,166 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1