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Questão 1 (Química) da 2ª fase do ITA 2026

Química · Química: Hidrólise salina e solução-tampão

Texto-base das questões 01 a 10 · Química

Constantes

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}

Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}, equivalente a um volume de um gás ideal de 22{,}4\ \text{L}.

Condições ambiente: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}

Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{conc}) = \text{concentrado}. (\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. \text{u.m.a.} = \text{unidade de massa atômica}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}.

\begin{array}{llll} \ln \text{X} = 2{,}3\ \log \text{X} & \ln 2 = 0{,}693 & \ln 5 = 1{,}609 & \sqrt{3} = 1{,}73 \\ \log 2 = 0{,}301 & \ln 3 = 1{,}099 & \text{e}^{-0{,}3465} = 0{,}707 & \sqrt{5} = 2{,}24 \end{array}

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Ca 20 40,08
B 5 10,80 Cr 24 52,00
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Ni 28 58,69
O 8 16,00 Cu 29 63,55
F 9 19,00 Nb 41 92,91
Na 11 22,99 Ag 47 107,87
Si 14 28,09 Pt 78 195,08
S 16 32,06 Au 79 196,97
\text{C}\ell 17 35,45 Hg 80 200,59
K 19 39,10 Bi 83 208,98

Considere as seguintes soluções aquosas, a 25\text{ }^\text{o}\text{C} e 1\text{ atm}:

Solução 1: formada por um ácido monoprótico fraco (K_\text{A} = 10^{-12}).

Solução 2: formada pela transferência de 4\text{ mL} da Solução I para um balão volumétrico de 20\text{ mL}, que em seguida foi completado com água e homogeneizado.

Solução 3: formada por uma base monoprótica forte.

Em um procedimento experimental, 2\text{ mL} da Solução 2 reagiram com 38\text{ mL} da Solução 3, atingindo-se o ponto de equivalência. Sabendo-se que o pH da mistura final é igual a 12, determine o valor numérico da concentração

a) do ácido na Solução 2;

b) do ácido na Solução 1;

c) da base na Solução 3.

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Resolução comentada

a) No ponto de equivalência, todo o ácido fraco HA foi convertido em sua base conjugada \text{A}^-. A mistura final é, portanto, uma solução do sal, e seu pH vem da hidrólise do ânion:

\text{A}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HA} + \text{OH}^-
  1. K_b = \dfrac{K_w}{K_A} = \dfrac{10^{-14}}{10^{-12}} = 10^{-2}.
  2. Com pH = 12, temos pOH = 2, logo [\text{OH}^-] = [\text{HA}] = 10^{-2}\ \text{mol/L}. A autoionização da água é desprezível.
  3. Pela constante de equilíbrio: K_b = \dfrac{(10^{-2})^2}{c - 10^{-2}} = 10^{-2}, o que dá c - 10^{-2} = 10^{-2} e c = 2\times10^{-2}\ \text{mol/L}. Essa é a concentração total de \text{A}^- na mistura final.
  4. O volume final é 2 + 38 = 40\ \text{mL}. A quantidade de \text{A}^- é igual à de HA da Solução 2 contida nos 2 mL. Então c = \dfrac{2\,C_2}{40}, ou seja, C_2 = 20\,c = 20 \times 2\times10^{-2}.

C_2 = 0{,}4\ \text{mol/L}

b) A Solução 2 foi obtida diluindo 4 mL da Solução 1 até 20 mL, uma diluição de 5 vezes. Como C_1 V_1 = C_2 V_2:

C_1 = \frac{0{,}4 \times 20}{4} = 2{,}0\ \text{mol/L}

A ionização do ácido nessa solução é desprezível, pois K_A é muito pequeno. A concentração analítica coincide, então, com a concentração calculada.

C_1 = 2{,}0\ \text{mol/L}

c) No ponto de equivalência, a base monoprótica forte reage na proporção 1:1 com o ácido:

n_{\text{base}} = n_{\text{ácido}} = 0{,}4\ \text{mol/L} \times 2\ \text{mL} = 0{,}8\ \text{mmol}
C_3 = \frac{0{,}8\ \text{mmol}}{38\ \text{mL}} \approx 2{,}1\times10^{-2}\ \text{mol/L}

C_3 \approx 2{,}1\times10^{-2}\ \text{mol/L}

Assuntos: Hidrólise salina e solução-tampão, Diluição, mistura e titulação.

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Fonte: ITA 2ª fase 2026 · Química. Prova oficial ↗