Questão Q01 da 2ª fase da FUVEST 2013

3º dia · Química

Um recipiente contém 100 mL de uma solução aquosa de \ce{H2SO4} de concentração 0{,}1\text{ mol/L}. Duas placas de platina são inseridas na solução e conectadas a um LED (diodo emissor de luz) e a uma bateria, como representado abaixo.

Aparato experimental mostrando uma bureta com Ba(OH)2(aq) posicionada sobre um béquer com H2SO4(aq), no qual estão imersas duas placas de platina ligadas em série a um LED e aos polos de uma bateria.

A intensidade da luz emitida pelo LED é proporcional à concentração de íons na solução em que estão inseridas as placas de platina.
Nesse experimento, adicionou-se, gradativamente, uma solução aquosa de \ce{Ba(OH)2}, de concentração 0{,}4\text{ mol/L}, à solução aquosa de \ce{H2SO4}, medindo-se a intensidade de luz a cada adição. Os resultados desse experimento estão representados no gráfico.

Gráfico da intensidade de luz em função do volume de Ba(OH)2(aq), apresentando uma reta decrescente que atinge o valor mínimo no ponto x sobre o eixo horizontal e, em seguida, uma reta crescente.

Sabe-se que a reação que ocorre no recipiente produz um composto insolúvel em água.

a) Escreva a equação química que representa essa reação.

b) Explique por que, com a adição de solução aquosa de \ce{Ba(OH)2}, a intensidade de luz decresce até um valor mínimo, aumentando a seguir.

c) Determine o volume adicionado da solução aquosa de \ce{Ba(OH)2} que corresponde ao ponto x no gráfico. Mostre os cálculos.

Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

a) O ácido sulfúrico reage com o hidróxido de bário numa neutralização. O sal formado, \ce{BaSO4}, é praticamente insolúvel em água e precipita:

\ce{H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) -> BaSO4(s) + 2 H2O(l)}

Equação: \ce{H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) -> BaSO4(s) + 2 H2O(l)}

b) A luz do LED é proporcional à concentração de íons livres. No início há muitos íons (\ce{H+} e \ce{SO4^{2-}}), e a intensidade é alta.

A cada adição de \ce{Ba(OH)2}, os íons \ce{Ba^{2+}} e \ce{OH-} são consumidos: \ce{Ba^{2+}} forma o \ce{BaSO4} sólido e \ce{OH-} forma \ce{H2O}, que é praticamente não ionizada. A concentração de íons diminui e a luz enfraquece.

No ponto x, o ácido e a base estão em proporção estequiométrica. Quase não há íons em solução e a intensidade é mínima.

Depois de x, o \ce{Ba(OH)2} está em excesso e nada o consome. Os íons \ce{Ba^{2+}} e \ce{OH-} se acumulam, a concentração de íons volta a crescer e a luz fica mais intensa.

Resposta: a luz diminui porque os íons são removidos como \ce{BaSO4} (sólido) e \ce{H2O} (pouco ionizada), é mínima na neutralização total e aumenta com o excesso de \ce{Ba(OH)2}.

c) O ponto x é o ponto de equivalência, em que a proporção é 1 : 1 entre \ce{H2SO4} e \ce{Ba(OH)2}.

  1. Quantidade de \ce{H2SO4}: n = 0{,}1\ \text{mol/L} \times 0{,}100\ \text{L} = 0{,}01\ \text{mol}.
  2. Quantidade de \ce{Ba(OH)2} necessária: 0{,}01\ \text{mol}.
  3. Volume da solução: V = \dfrac{0{,}01\ \text{mol}}{0{,}4\ \text{mol/L}} = 0{,}025\ \text{L}.

Resposta: V = 25\ \text{mL}.

Assuntos: estequiometria de soluções, reações de neutralização, condutividade elétrica de soluções.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão Q01 no caderno da 2ª fase da FUVEST 2013