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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 9 (Química) do ITA 2010

Química · Química: pH, pOH e indicadores

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L} (CNTP)
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101\ 325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\ \text{mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\ \text{atm}, concentração das soluções: 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (\ \ell\ ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado.
(ua) = unidades arbitrárias. [A] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{L}^{-1}.

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 Cr 24 52,00
B 5 10,81 Fe 26 55,85
C 6 12,01 Ni 28 58,69
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,40
Na 11 22,99 Sr 38 87,62
P 15 30,97 Ag 47 107,87
S 16 32,07 I 53 126,90
Cl 17 35,45 W 74 183,84
Ar 18 39,95 Pt 78 195,08
K 19 39,10 Au 79 196,97
Ca 20 40,08 Pb 82 207,2

A 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}, uma solução de água pura contendo algumas gotas de solução alcoólica de indicador ácido-base azul de bromotimol apresenta coloração azulada. Nestas condições, certa quantidade de uma substância no estado sólido é adicionada e a solução torna-se amarelada. Assinale a opção que apresenta a substância sólida adicionada.

  1. A
    Iodo.
  2. B
    Sacarose.
  3. C
    Gelo seco.
  4. D
    Nitrato de prata.
  5. E
    Cloreto de sódio.
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Resolução comentada

O azul de bromotimol é um indicador ácido-base: fica amarelo em meio ácido (pH abaixo de cerca de 6,0), verde em meio neutro e azul em meio básico (pH acima de cerca de 7,6). O enunciado diz que a água pura com o indicador está azulada, e a adição do sólido a torna amarelada. Logo, a substância precisa acidificar o meio.

Vamos testar cada sólido:

  1. Iodo (\ce{I2}): é apolar e pouco solúvel em água. A reação com a água é desprezível, então não muda o pH de modo significativo. Pode dar uma cor marrom-amarelada pelo iodo dissolvido, mas não é uma mudança do indicador.
  2. Sacarose: composto molecular que não se ioniza, e o pH não muda.
  3. Gelo seco (\ce{CO2} sólido): ao sublimar e se dissolver, forma ácido carbônico: \ce{CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3-}. Isso gera \ce{H+} e leva o pH para cerca de 4 a 5, abaixo da faixa de viragem do indicador, que fica amarelo.
  4. \ce{AgNO3}: sal de ácido forte e base forte (AgOH é pouco solúvel, mas o íon prata tem hidrólise muito fraca), o que dá solução praticamente neutra, sem amarelar.
  5. \ce{NaCl}: sal de ácido forte e base forte, solução neutra.

Só o gelo seco acidifica a solução o bastante para virar o indicador para amarelo.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO iodo é apolar, pouco solúvel e não altera o pH de forma relevante; a cor amarronzada não é viragem do indicador.
  • BA sacarose é molecular, não se ioniza e não altera o pH.
  • DO nitrato de prata é sal de ácido forte e a hidrólise do \ce{Ag+} é desprezível, então o meio fica praticamente neutro.
  • EO cloreto de sódio vem de ácido e base fortes e não hidrolisa, mantendo o meio neutro.

Assuntos: pH, pOH e indicadores, Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização.

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Fonte: ITA 2010 · Química. Prova oficial ↗