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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 15 (Química) do ITA 2018

Química · Química: Produto de solubilidade (Kps)

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 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} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (h) = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{m}^2\ \text{kg}\ \text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\ \text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72

DEFINIÇÕES

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 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: 1\ \text{bar}; 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.
(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{CM}) = \text{circuito metálico}. (\text{conc}) = \text{concentrado}.
(\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em 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 Fe 26 55,85
He 2 4,00 Cu 29 63,55
C 6 12,01 Zn 30 65,38
N 7 14,01 Br 35 79,90
O 8 16,00 Pt 78 195,08
Na 11 22,99 Pb 82 207,2
S 16 32,06 Ra 88 (não possui isótopos estáveis)
Cl 17 35,45 U 92 238,03
Ca 20 40,08

Em temperatura ambiente, adicionou-se uma porção de ácido clorídrico 6\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} a uma solução aquosa contendo os íons metálicos \ce{Co^{2+}}, \ce{Cu^{2+}}, \ce{Hg2^{2+}} e \ce{Pb^{2+}}. Assinale a opção que apresenta os íons metálicos que não foram precipitados.

  1. A
    \ce{Co^{2+}} e \ce{Cu^{2+}}
  2. B
    \ce{Co^{2+}} e \ce{Hg2^{2+}}
  3. C
    \ce{Cu^{2+}} e \ce{Hg2^{2+}}
  4. D
    \ce{Cu^{2+}} e \ce{Pb^{2+}}
  5. E
    \ce{Hg2^{2+}} e \ce{Pb^{2+}}
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Ao adicionar \ce{HCl} a uma solução com cátions, o que decide a precipitação é a formação de cloretos pouco solúveis. Na marcha analítica clássica, o \ce{HCl} diluído separa o grupo I, formado por \ce{Ag^+}, \ce{Hg2^{2+}} e \ce{Pb^{2+}}, cujos cloretos são pouco solúveis.

Analisando cada íon:

  1. \ce{Hg2^{2+}}: forma \ce{Hg2Cl2} (calomelano), insolúvel. Precipita.
  2. \ce{Pb^{2+}}: forma \ce{PbCl2}, pouco solúvel à temperatura ambiente (solúvel a quente). Precipita.
  3. \ce{Cu^{2+}}: o \ce{CuCl2} é solúvel. Não precipita.
  4. \ce{Co^{2+}}: o \ce{CoCl2} é solúvel. Não precipita.

Assim, os cloretos de \ce{Hg2^{2+}} e \ce{Pb^{2+}} formam precipitado, e ficam em solução \ce{Co^{2+}} e \ce{Cu^{2+}}. O \ce{HCl} 6 mol/L é concentrado, mas o excesso de \ce{Cl^-} só dissolveria o \ce{PbCl2} parcialmente por formação de complexos; mesmo assim, a questão trata da precipitação do grupo I, e Co e Cu permanecem dissolvidos de qualquer forma.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa E engana quem responde quais íons precipitaram em vez de quais não precipitaram.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Binclui \ce{Hg2^{2+}}, que precipita como \ce{Hg2Cl2} insolúvel.
  • Cinclui \ce{Hg2^{2+}} entre os que ficam em solução, mas ele precipita como cloreto.
  • Dinclui \ce{Pb^{2+}}, que precipita como \ce{PbCl2} à temperatura ambiente.
  • Ecita justamente os dois íons que precipitam como cloretos, invertendo o enunciado.

Assunto: Produto de solubilidade (Kps).

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Fonte: ITA 2018 · Química. Prova oficial ↗