PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 64 do ITA 2020

1ª fase · Química

Texto-base das questões 56 a 70 · 1ª fase

Constantes

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{,}60 \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}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \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 atm = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia:1 J = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0^\circ\ \text{C} e 760\ \text{mmHg}
Condições ambientes: 25^\circ\ \text{C} e 1 atm
Condições padrão:1 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.
(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em \text{mol}\ \text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}

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 Cl 17 35,45
C 6 12,01 K 19 39,10
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Br 35 79,90
Na 11 23,00 Ag 47 107,87
P 15 30,97 I 53 126,90
S 16 32,06

Quando dissolvidos em água para formar soluções com concentração 0{,}1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1}, os sais \ce{Na2S}, \ce{NaCH3CO2}, \ce{NaHSO4} e \ce{Na2HPO4} deixam o meio respectivamente

  1. A
    ácido, básico, neutro, básico.
  2. B
    básico, neutro, ácido, neutro.
  3. C
    ácido, básico, ácido, ácido.
  4. D
    básico, básico, ácido, básico.
  5. E
    neutro, neutro, básico, neutro.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Sais que vêm de ácido ou base fracos sofrem hidrólise e alteram o pH. O cátion \ce{Na+} vem de base forte (NaOH) e não hidrolisa, então o caráter do meio depende do ânion.

  1. \ce{Na2S}: o ânion \ce{S^2-} é base conjugada do ácido fraco \ce{HS-}, logo \ce{S^2- + H2O <=> HS- + OH-}. O meio fica básico.

  2. \ce{NaCH3CO2}: o acetato é base conjugada do ácido acético (fraco), logo \ce{CH3CO2- + H2O <=> CH3CO2H + OH-}. O meio fica básico.

  3. \ce{NaHSO4}: o ânion \ce{HSO4-} é a segunda ionização do ácido sulfúrico, de K_a \approx 10^{-2}, e libera íons: \ce{HSO4- <=> H+ + SO4^2-}. Praticamente não age como base, pois \ce{SO4^2-} é base muito fraca. O meio fica ácido.

  4. \ce{Na2HPO4}: o \ce{HPO4^2-} é anfótero. Como base, a constante vale K_b = K_w/K_{a2} do \ce{H2PO4-}, cerca de 10^{-7}. Como ácido, K_a é K_{a3} do \ce{H3PO4}, cerca de 10^{-12}. Como K_b > K_a, predomina a hidrólise básica, e o pH fica em torno de 9. O meio fica básico.

Sequência: básico, básico, ácido, básico.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa D exige notar que HPO4²- é anfótero e predomina o caráter básico (Kb > Ka); quem generaliza que ânions com hidrogênio são ácidos cai na C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ADiz que Na2S é ácido e NaHSO4 neutro, mas S²- hidrolisa gerando OH- e HSO4- libera H+.
  • BTrata o acetato como neutro, mas ele vem de ácido fraco e é básico; o HPO4²- também não é neutro.
  • CClassifica Na2S e Na2HPO4 como ácidos, quando ambos hidrolisam como bases.
  • EConsidera todos os sais de sódio neutros e ignora a hidrólise do ânion; NaHSO4 é ácido, não básico.

Assuntos: hidrólise salina, equilíbrio ácido-base.

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Fonte: ITA 2020 · 1ª fase. Prova oficial ↗