PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 56 do ITA 2024
Texto-base das questões 49 a 60 · 1ª fase
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 mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (\text{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}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\text{ J s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\text{ m s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72
Definições
Pressão: 1\text{ atm} = 760\text{ Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\text{ N m}^{-2} = 1{,}01325\text{ bar}
Energia: 1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\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 ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}
Condições padrão: 1\text{ bar}; 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.
(\text{s}) = sólido. (\ell) = líquido. (\text{g}) = gasoso. (\text{aq}) = aquoso. (\text{conc}) = concentrado. (\text{ua}) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie \text{X} em \text{mol L}^{-1}.
\ln \text{X} = 2{,}3\log \text{X}; \sqrt{2} = 1{,}41; \sqrt{3} = 1{,}73.
\text{EPH} = eletrodo padrão de hidrogênio
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 | Ca | 20 | 40,08 |
| He | 2 | 4,00 | Mn | 25 | 54,94 |
| C | 6 | 12,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| N | 7 | 14,01 | Cu | 29 | 63,55 |
| O | 8 | 16,00 | Br | 35 | 79,90 |
| F | 9 | 19,00 | Sn | 50 | 118,71 |
| Na | 11 | 22,99 | I | 53 | 126,90 |
| Cl | 17 | 35,45 | Au | 79 | 196,97 |
| K | 19 | 39,10 | Hg | 80 | 200,59 |
Considere 1 L de solução aquosa preparada por meio da adição de 1 mol de um ácido monoprótico hipotético, 1 mol de sua base conjugada e 0,82 mol de uma base forte. Sabendo que a constante de ionização do ácido é igual a 10^{-4}, assinale a alternativa que melhor representa o pH da solução resultante.
- A4.
- B5.
- C6.
- D7.
- E8.
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Resolução comentada
A solução tem um ácido fraco HA e sua base conjugada A⁻, ou seja, é um tampão. Ao juntar a base forte (0,82 mol de OH⁻), ela reage por completo com o ácido:
- Ácido restante: 1 - 0{,}82 = 0{,}18\ \text{mol}
- Base conjugada formada: 1 + 0{,}82 = 1{,}82\ \text{mol}
Como o volume é 1 L, essas quantidades são as concentrações. Usando a equação de Henderson-Hasselbalch:
Com K_a = 10^{-4}, temos \text{p}K_a = 4:
A razão é aproximadamente 10, e \log 10 = 1. O pH fica em torno de 5, e a hidrólise de A⁻ e a ionização de HA são desprezíveis frente às concentrações do tampão.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa apenas o pKa, como se as concentrações de ácido e base conjugada fossem iguais, sem considerar a base forte adicionada.
- CSoma 2 ao pKa, o que corresponderia a uma razão de 100 entre base e ácido, e não de cerca de 10.
- DSeria o pH de uma solução neutra, que não ocorre aqui porque o tampão é ácido fraco/base conjugada com pKa 4.
- ETrata a solução como se o excesso de base forte a deixasse alcalina, mas a base forte foi consumida pelo ácido.
Assuntos: solução tampão, equação de Henderson-Hasselbalch, neutralização.
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Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗