Questão 3 (Química) do ITA 2011

Question

A 25 °C, três frascos (I, II e III) contêm, respectivamente, soluções aquosas 0{,}10\text{ mol L}^{-1} em acetato de sódio, em cloreto de sódio e em nitrito de sódio.

Assinale a opção que apresenta a ordem crescente CORRETA de valores de \text{pH}_\text{x} (\text{x} = \text{I, II e III}) dessas soluções, sabendo que as constantes de dissociação (\text{K}), a 25 °C, dos ácidos clorídrico (\text{HC}\ell), nitroso (\ce{HNO2}) e acético (\ce{CH3COOH}), apresentam a seguinte relação:

\text{K}_{\text{HC}\ell} > \text{K}_{\ce{HNO2}} > \text{K}_{\ce{CH3COOH}}

A
\text{pH}_\text{I} < \text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{III}
B
\text{pH}_\text{I} < \text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{II}
C
\text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{I} < \text{pH}_\text{III}
D
\text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{I}
E
\text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{I}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 3 (Química) do ITA 2011

Química · Química: Hidrólise salina e solução-tampão

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 mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ J 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 L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8,31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1,98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62,4\text{ mm Hg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9,81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N m}^{-2} = 760\text{ Torr}

1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg 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} e 1\text{ atm} ; concentração das soluções = 1\text{ mol 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 L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})
H	1	1,01	Mn	25	54,94
Li	3	6,94	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Co	27	58,93
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,39
F	9	19,00	As	33	74,92
Ne	10	20,18	Br	35	79,90
Na	11	22,99	Mo	42	95,94
Mg	12	24,30	Sb	51	121,76
Al	13	26,98	I	53	126,90
Si	14	28,08	Ba	56	137,33
S	16	32,07	Pt	78	195,08
Cl	17	35,45	Au	79	196,97
Ca	20	40,08	Hg	80	200,59

A 25 °C, três frascos (I, II e III) contêm, respectivamente, soluções aquosas 0{,}10\text{ mol L}^{-1} em acetato de sódio, em cloreto de sódio e em nitrito de sódio.

Assinale a opção que apresenta a ordem crescente CORRETA de valores de \text{pH}_\text{x} (\text{x} = \text{I, II e III}) dessas soluções, sabendo que as constantes de dissociação (\text{K}), a 25 °C, dos ácidos clorídrico (\text{HC}\ell), nitroso (\ce{HNO2}) e acético (\ce{CH3COOH}), apresentam a seguinte relação:

\text{K}_{\text{HC}\ell} > \text{K}_{\ce{HNO2}} > \text{K}_{\ce{CH3COOH}}

A
\text{pH}_\text{I} < \text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{III}
B
\text{pH}_\text{I} < \text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{II}
C
\text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{I} < \text{pH}_\text{III}
D
\text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{I}
E
\text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{I}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Cada sal vem de uma base forte (NaOH) e de um ácido; o pH da solução depende de o ânion sofrer hidrólise ou não.

Cloreto de sódio (II): o \ce{Cl-} vem do HCl, ácido forte. Sua base conjugada é desprezivelmente fraca e não hidrolisa, então a solução é neutra: \text{pH}_\text{II} \approx 7.
Nitrito de sódio (III) e acetato de sódio (I): os ânions \ce{NO2-} e \ce{CH3COO-} vêm de ácidos fracos e reagem com a água:

\ce{A- + H2O <=> HA + OH-}

Isso gera \ce{OH-} e deixa a solução básica (\text{pH} > 7).
Comparação: quanto mais fraco o ácido, mais forte é sua base conjugada. Como K_{\ce{HNO2}} > K_{\ce{CH3COOH}}, o acetato é a base mais forte, pois K_b = K_w/K_a é maior para ele. Logo, o acetato hidrolisa mais, produz mais \ce{OH-} e tem o maior pH.

Ordem de basicidade: \text{NaCl} < \text{NaNO}_2 < \text{CH}_3\text{COONa}.

Portanto:

\text{pH}_\text{II} < \text{pH}_\text{III} < \text{pH}_\text{I}

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AColoca o acetato como o menos básico e o nitrito como o mais básico, invertendo o efeito da força dos ácidos.
BColoca o NaCl como o de maior pH, mas ele é neutro e os sais de ácidos fracos são básicos.
CInverte nitrito e acetato: o ácido acético é mais fraco, então o acetato tem pH maior.
EInverte toda a ordem, dando ao nitrito o menor pH, abaixo até do NaCl neutro.

Assunto: Hidrólise salina e solução-tampão.

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Questão 3 no caderno Química do ITA 2011

Fonte: ITA 2011 · Química. Prova oficial ↗