PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 46 da UERJ 2021

Exame de Qualificação · Ciências da Natureza

O ânion fenolato, empregado na produção de corantes, é formado na ionização do fenol em solução aquosa, conforme representado abaixo:

Equação de equilíbrio químico da ionização do fenol em presença de água (H2O), formando o ânion fenolato e o íon H+.

Considere um processamento no qual houve a dissolução completa de 0,01 mol de fenol em água para formar 1 L de solução a 20 °C. Nessa temperatura, a constante de acidez do fenol é igual a 10^{-10}.

Atingido o equilíbrio químico da ionização, a concentração de ânion fenolato, em mol/L, na solução, é aproximadamente igual a:

  1. A
    10^{-2}
  2. B
    10^{-4}
  3. C
    10^{-6}
  4. D
    10^{-8}
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Resolução comentada

A ionização do fenol (\ce{C6H5OH}) é um equilíbrio, e a constante de acidez traz a relação entre as concentrações:

K_a=\frac{[\ce{C6H5O-}][\ce{H+}]}{[\ce{C6H5OH}]}

Como o fenol é um ácido muito fraco (K_a=10^{-10}), ioniza muito pouco. Por isso, a concentração de fenol no equilíbrio é praticamente a inicial.

  1. Concentração inicial: \dfrac{0{,}01\ \text{mol}}{1\ \text{L}}=10^{-2}\ \text{mol/L}.
  2. Seja x a quantidade ionizada. Pela equação, cada fenol que ioniza gera um fenolato e um \ce{H+}, então [\ce{C6H5O-}]=[\ce{H+}]=x.
  3. Aproximação: [\ce{C6H5OH}]=10^{-2}-x\approx10^{-2}.
  4. Substituindo:
10^{-10}=\frac{x\cdot x}{10^{-2}}\Rightarrow x^2=10^{-12}\Rightarrow x=10^{-6}\ \text{mol/L}

A aproximação é válida, pois 10^{-6} é desprezível diante de 10^{-2}. Desconsideramos o \ce{H+} da autoionização da água, que (10^{-7}) é bem menor que o gerado pelo fenol.

Portanto, [\ce{C6H5O-}]\approx10^{-6}\ \text{mol/L}.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AÉ a concentração inicial do fenol, como se ele ionizasse totalmente.
  • BResulta de esquecer a raiz quadrada ou usar K_a com expoente errado (x=\sqrt{10^{-10}\cdot10^{-2}} não, mas 10^{-4} não satisfaz K_a).
  • DToma x=K_a/10^{-2} sem a raiz, ou seja, não considera que [\ce{H+}]=[\ce{C6H5O-}]=x na expressão.

Assuntos: equilíbrio iônico, constante de acidez.

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Fonte: UERJ 2021 · Exame Único. Prova oficial ↗