Correção IME 2027 · MatemáticaAcompanhe a resolução de cada questão da 2ª fase, ao vivoAcompanhar

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 2 (Química) da 2ª fase do IME 2020

Química · Química: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização

Texto-base das questões 01 a 10 · Química

CADERNO DE QUESTÕES

2019 / 2020

Folha de dados

Informações de Tabela Periódica:

Elemento H C N O F Mg Al Cl K Ca Fe Cu
Massa atômica (u) 1,00 12,0 14,0 16,0 19,0 24,0 27,0 35,5 39,0 40,0 56,0 63,5
Número atômico 1 6 7 8 9 12 13 17 19 20 26 29

Constantes:
Constante de Faraday: 1\text{ F} = 96500\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}
Número de Avogadro: 6{,}02 \times 10^{23}
Constante Universal dos Gases = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 62{,}3\text{ mmHg}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}
\ln 2 = 0{,}693 \qquad \ln 3 = 1{,}1 \qquad \text{e} = 2{,}72

Equação de Nernst: E = E^o - \dfrac{0{,}059}{n}\log Q

Conversão: \text{T(K)} = \text{t}(^\circ\text{C}) + 273

Determine a massa de hidrogênio ionizado em 1 L de uma solução 0,1 molar de um ácido monoprótico em água com constante de ionização igual a 1{,}69 \times 10^{-3}.

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

a) Para um ácido monoprótico \ce{HA} de concentração inicial C = 0{,}1\ \text{mol/L}, o equilíbrio é \ce{HA <=> H+ + A-}. Se x é a concentração de \ce{H+} formada, então [\ce{H+}]=[\ce{A-}]=x e [\ce{HA}]=0{,}1-x.

K_a=\frac{x^2}{0{,}1-x}=1{,}69\times10^{-3}

A aproximação 0{,}1-x\approx0{,}1 daria x^2=1{,}69\times10^{-4}, ou seja, x=0{,}013\ \text{mol/L}. Isso corresponde a 13\% de ionização, acima do limite de 5\% em que a aproximação vale. Por isso resolvo a equação do 2º grau completa:

  1. x^2+1{,}69\times10^{-3}x-1{,}69\times10^{-4}=0
  2. \Delta=(1{,}69\times10^{-3})^2+4(1{,}69\times10^{-4})\approx6{,}79\times10^{-4}, e \sqrt{\Delta}\approx2{,}606\times10^{-2}
  3. x=\dfrac{-1{,}69\times10^{-3}+2{,}606\times10^{-2}}{2}\approx1{,}22\times10^{-2}\ \text{mol/L}

Como o volume é 1\ \text{L}, há 1{,}22\times10^{-2}\ \text{mol} de \ce{H+} ionizado. Com M(\ce{H})=1{,}00\ \text{g/mol}:

m = 1{,}22\times10^{-2}\ \text{mol}\times1{,}00\ \text{g/mol}\approx1{,}2\times10^{-2}\ \text{g}

(Pela aproximação, o resultado seria 1{,}3\times10^{-2}\ \text{g}.)

Resposta: cerca de 1{,}2\times10^{-2}\ \text{g} de \ce{H+} (≈ 0,012 g).

Assunto: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 2 no caderno Química da 2ª fase do IME 2020

Fonte: IME 2ª fase 2020 · Química. Prova oficial ↗