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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 76 da FUVEST 2005

1ª fase · Química: Neutralização e reações ácido-base

Em um experimento, para determinar o número x de grupos carboxílicos na molécula de um ácido carboxílico, volumes de soluções aquosas desse ácido e de hidróxido de sódio, de mesma concentração, em \text{mol L}^{-1}, à mesma temperatura, foram misturados de tal forma que o volume final fosse sempre 60\text{ mL}. Em cada caso, houve liberação de calor. No gráfico abaixo, estão as variações de temperatura (\Delta T) em função dos volumes de ácido e base empregados:

Gráfico de linha mostrando a variação de temperatura delta T em graus Celsius no eixo vertical (valores de 3 a 9) em função dos volumes das soluções aquosas no eixo horizontal: volume de ácido em mL (de 45 a 5, em intervalos de 5) e volume de NaOH em mL (de 15 a 55, em intervalos de 5). O gráfico apresenta um ponto de máximo em delta T igual a 9 quando o volume de ácido é 15 mL e o de NaOH é 45 mL.

Partindo desses dados, pode-se concluir que o valor de x é

Nesse experimento, o calor envolvido na dissociação do ácido e o calor de diluição podem ser considerados desprezíveis.

  1. A
    1
  2. B
    2
  3. C
    3
  4. D
    4
  5. E
    5
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Resolução comentada

O calor liberado é o da neutralização, então \Delta T é máximo quando ácido e base reagem na proporção estequiométrica exata, sem sobra de nenhum dos dois. Antes e depois desse ponto, falta ou sobra reagente, e a temperatura sobe menos.

Pelo gráfico, o máximo (\Delta T = 9\ ^\circ\text{C}) ocorre com 15\ \text{mL} de ácido e 45\ \text{mL} de NaOH (total de 60\ \text{mL}).

Como as soluções têm a mesma concentração c, a quantidade de matéria é proporcional ao volume:

  1. n_{\text{ácido}} = c \cdot 15
  2. n_{\text{NaOH}} = c \cdot 45
  3. Razão: \dfrac{n_{\text{NaOH}}}{n_{\text{ácido}}} = \dfrac{45}{15} = 3

Cada grupo \ce{-COOH} reage com um \ce{OH^-}, segundo \ce{-COOH + OH^- -> -COO^- + H2O}. Se a molécula tem x grupos carboxílicos, 1 mol de ácido consome x mol de NaOH. Como a proporção exata é 3 mol de base para 1 mol de ácido, x = 3.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ASupõe proporção 1:1, ignorando que o máximo ocorre com NaOH em volume triplo do ácido.
  • BCorresponderia ao máximo com 20 mL de ácido e 40 mL de base, o que não é o que o gráfico mostra.
  • DExigiria 12 mL de ácido e 48 mL de base no máximo, valores que não aparecem no gráfico.
  • EExigiria 10 mL de ácido e 50 mL de base no máximo; o gráfico mostra 15 mL e 45 mL.

Assuntos: Neutralização e reações ácido-base, Reações exotérmicas e endotérmicas.

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