4. Assim como qualquer constante de equilíbrio, a constante de auto ionização da água varia com a temperatura. Sabendo que a 0°C, Kw = 1,15 x 10-15 e a 60°C, Kw = 9,60 x 10-14 calcule o pH da água nessas temperaturas. (R: 7,47 e 6,51)

Question

4. Assim como qualquer constante de equilíbrio, a constante de auto ionização da água varia com a temperatura. Sabendo que a 0°C, Kw = 1,15 x 10-15...

Ed · Answer

Para calcular o pH da água em diferentes temperaturas, você pode usar a relação entre a constante de ionização da água (Kw) e o pH. A relação é dada por:

$$ pH = -\log[H^+] $$

Como a água é neutra, a concentração de íons hidrogênio $[H^+]$ é igual à raiz quadrada de $Kw$:

$$ [H^+] = \sqrt{Kw} $$

Agora, vamos calcular o pH para as duas temperaturas:

1. **A 0°C:**
   - $Kw = 1,15 \times 10^{-15}$
   - $[H^+] = \sqrt{1,15 \times 10^{-15}} \approx 1,07 \times 10^{-8}$
   - $pH = -\log(1,07 \times 10^{-8}) \approx 7,47$

2. **A 60°C:**
   - $Kw = 9,60 \times 10^{-14}$
   - $[H^+] = \sqrt{9,60 \times 10^{-14}} \approx 3,10 \times 10^{-7}$
   - $pH = -\log(3,10 \times 10^{-7}) \approx 6,51$

Portanto, os valores de pH da água são aproximadamente 7,47 a 0°C e 6,51 a 60°C.

Ed · Answer

Para calcular o pH da água nessas temperaturas, podemos utilizar a fórmula do pH:

pH = -log[H+]

Onde [H+] é a concentração de íons hidrogênio na solução.

Sabemos que a constante de autoionização da água (Kw) é igual ao produto das concentrações de íons hidrogênio e hidróxido na solução:

Kw = [H+][OH-]

Como a água é neutra, a concentração de íons hidrogênio é igual à concentração de íons hidróxido:

[H+] = [OH-]

Podemos substituir [OH-] por [H+] na equação de Kw:

Kw = [H+]^2

Tomando o logaritmo de ambos os lados da equação, temos:

log Kw = log [H+]^2

log Kw = 2 log [H+]

log [H+] = (1/2) log Kw

Podemos agora calcular o logaritmo da concentração de íons hidrogênio em cada temperatura e, em seguida, calcular o pH.

A 0°C:

log Kw = -15,94
log [H+] = (1/2) log Kw = -7,97
[H+] = 10^-7,97 = 1,47 x 10^-8 mol/L
pH = -log[H+] = -log(1,47 x 10^-8) = 7,47

A 60°C:

log Kw = -13,02
log [H+] = (1/2) log Kw = -6,51
[H+] = 10^-6,51 = 2,24 x 10^-7 mol/L
pH = -log[H+] = -log(2,24 x 10^-7) = 6,51

Portanto, o pH da água a 0°C é 7,47 e a 60°C é 6,51.

Química Analítica

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2. Calcule a concentração de perclorato de sódio (NaClO4) necessária para ajustar a força iônica de uma solução de sulfato de sódio 0,0500 mol L-1 para o valor de 0,250 mol L-1. (R: 0,100M)

10. Uma alíquota de 10,0 mL de ácido clorídrico concentrado foi diluída com água até um volume final de 250,0 mL. Qual será o pH dessa solução? (R: pH = 0,32)

11. Uma solução de 0,0150 mol L-1 de um ácido desconhecido HA tem pH = 2,67. Determine a constante de equilíbrio para o HA. (R: 3,55 x 10-4)

12. Uma solução de hidroxilamina 0,0250 mol L-1 tem pH = 9,11. Qual o valor da constante de equilíbrio para a hidroxilamina. (R: 6,66 x 10-9)

13. Para uma solução de ácido oxálico 0,100 mol L-1: calcule o pH e a concentração de todas as espécies no equilíbrio químico. (R: pH = 1,29; [HC2O-] = 0,0515; [H2C2O4] = 0,0485; [C2O2-] = 5,4 x 10-5)

14. Para uma solução de ácido sulforoso 0,450 mol L-1: calcule o pH e a concentração de todas as espécies no equilíbrio químico. (R: pH = 1,10; [HSO-] = 0,079; [SO2-] = 6,4 x 10-8; [HSO] = 0,371)

15. Considere uma solução de ácido benzóico 0,100 mol L-1 e pH 2,60. A partir destas informações calcule o Ka do ácido benzóico. (R: 6,46 x 10-5)

19. Calcule o pH de uma solução preparada pela diluição de 3,00 mL de HCl 2,50 mol L-1 até um volume final de 100,00 mL. (R: pH = 1,12)

20. O ácido HA tem PM = 63 g/mol e a base BOH tem PM = 35 g/mol. Sabendo-se que uma solução contendo 0,5 g de HA em 0,5 L tem pH 1,8 e que a solução de BOH contendo 0,2 g da base em 100 mL tem pH 11, diga se o ácido HA e a base BOH são fortes ou fracos. (R: HA é forte e BOH é fraco)

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