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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2012

1º semestre · 2º dia · Química: Diluição, mistura e titulação

A água pode apresentar uma quantidade excessiva de \ce{CaCO3}, o que a torna imprópria para consumo. Quando a concentração de \ce{CaCO3} é superior a 270\ \text{mg/L}, a água é denominada “dura”. Por outro lado, quando essa concentração é inferior a 60\ \text{mg/L}, a água é denominada “mole”. Uma alíquota de 10{,}0\ \text{mL} de uma amostra de água foi titulada com uma solução de concentração igual a 1{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol/L} de um ácido genérico \ce{H2A} para determinação do teor de íons \ce{Ca^{2+}} presentes de acordo com equação química abaixo.

\ce{Ca^{2+} + H2A -> CaA + 2 H+}

Considerando-se que o volume consumido da solução ácida, até a observação do ponto de viragem, foi igual a 30{,}0\ \text{mL},

a) determine a concentração (mg/L) de \ce{CaCO3} na amostra e classifique a amostra de água quanto à sua dureza; (3,0 pontos)

b) esboce a curva de titulação relacionando o pCa (-log [\ce{Ca^{2+}}]) em função do volume de \ce{H2A} adicionado. (2,0 pontos)

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Resolução comentada

a) Primeiro calculo a quantidade de \ce{H2A} gasta até o ponto de viragem:

  1. n(\ce{H2A}) = 1{,}0\times10^{-3}\ \text{mol/L} \times 30{,}0\times10^{-3}\ \text{L} = 3{,}0\times10^{-5}\ \text{mol}
  2. A proporção da equação é 1:1, então n(\ce{Ca^{2+}}) = 3{,}0\times10^{-5}\ \text{mol}, contidos nos 10{,}0\ \text{mL} da alíquota.
  3. [\ce{Ca^{2+}}] = \dfrac{3{,}0\times10^{-5}\ \text{mol}}{10{,}0\times10^{-3}\ \text{L}} = 3{,}0\times10^{-3}\ \text{mol/L}

Cada \ce{Ca^{2+}} vem de uma unidade de \ce{CaCO3}, de massa molar 100\ \text{g/mol}. Logo:

3{,}0\times10^{-3}\ \text{mol/L}\times 100\ \text{g/mol} = 0{,}30\ \text{g/L} = 300\ \text{mg/L}

Como 300\ \text{mg/L} > 270\ \text{mg/L}, a água é classificada como dura.

Resposta: 300\ \text{mg/L} de \ce{CaCO3}; água dura.

b) O \ce{Ca^{2+}} é consumido pelo \ce{H2A}, então [\ce{Ca^{2+}}] diminui e o pCa aumenta ao longo da titulação. Para um volume V de titulante, em litros:

[\ce{Ca^{2+}}]=\frac{3{,}0\times10^{-5}-1{,}0\times10^{-3}V}{0{,}010+V}

Alguns pontos calculados:

V (mL) 0 10 20 25 29
pCa 2{,}5 3{,}0 3{,}5 3{,}8 4{,}6

O esboço tem estas características:

  • O eixo x é o volume de \ce{H2A} (mL) e o eixo y é o pCa.
  • A curva começa em pCa \approx 2{,}5 para V=0.
  • Ela sobe de forma lenta no início e cada vez mais íngreme perto do fim.
  • No ponto de equivalência, em V = 30{,}0\ \text{mL}, há um salto brusco de pCa. É esse salto que marca a viragem.
  • Depois do ponto de equivalência, o \ce{Ca^{2+}} praticamente acabou. O pCa fica alto e quase constante, pois o excesso de titulante só dilui a solução.

Resposta: curva crescente, de pCa \approx 2{,}5 até um salto acentuado em 30{,}0\ \text{mL}, seguido de um patamar em pCa alto.

Assunto: Diluição, mistura e titulação.

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Ver como caiu na prova Questão 11 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2012

Fonte: UFG 2ª etapa 2012 · 1º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗