Questão 12 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2014

Question

Em um laboratório, um analista misturou 1 L de uma solução de ácido clorídrico 0,1 mol/L com 1 L de uma solução de hidróxido de sódio 0,2 mol/L.

A partir das informações fornecidas,

a) escreva a equação química balanceada. (1,0 ponto)

b) calcule a concentração molar e o valor do pH da solução resultante. Use \log 5 = 0{,}70. (4,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 12 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2014

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

Em um laboratório, um analista misturou 1 L de uma solução de ácido clorídrico 0,1 mol/L com 1 L de uma solução de hidróxido de sódio 0,2 mol/L.

A partir das informações fornecidas,

a) escreva a equação química balanceada. (1,0 ponto)

b) calcule a concentração molar e o valor do pH da solução resultante. Use \log 5 = 0{,}70. (4,0 pontos)

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Resolução comentada

Resposta esperada pela UFG

a) \ce{HCl (aq) + NaOH (aq) -> NaCl (aq) + H2O (aq)} (1,0 ponto)

b) A neutralização da solução de \ce{HCl} envolve a reação ácido-base na proporção de 1:1. Uma vez que a quantidade de \ce{NaOH} adicionada foi superior, conclui-se que há um excesso de íons \ce{OH-} em solução.

A concentração molar da solução resultante pode ser calculada da seguinte maneira:
[\ce{NaOH}] = (0{,}2\ \text{mol/L} \times 1\ \text{L} - 0{,}1\ \text{mol/L} \times 1\ \text{L})/(1\ \text{L} + 1\ \text{L}) = 0,05 mol/L ou 5\times 10^{-2} mol/L

Considerando a dissociação completa da solução de \ce{NaOH} em íons \ce{Na+} e \ce{OH-}, [\ce{OH}] = 5\times 10^{-2}\ \text{mol/L}.
A partir dessa informação, pode-se calcular o valor do \text{pOH}, como descrito abaixo.
\text{pOH} = -\log (5\times 10^{-2}) = - \{\log 5 + \log 10^{-2}\}
Usando-se o valor do \log 5 = 0{,}70,
\text{pOH} = -0{,}70 + 2 = 1{,}30

Como \text{pH} + \text{pOH} = 14, o valor do \text{pH} será igual a 14 - 1{,}30 = 12,70. (4,0 pontos)

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Resolução comentada

a) Trata-se de uma reação de neutralização entre um ácido forte e uma base forte, que forma sal e água:

\ce{HCl(aq) + NaOH(aq) -> NaCl(aq) + H2O(l)}

A proporção é de 1 : 1 : 1 : 1, então a equação já está balanceada.

\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}

b) Primeiro calcule as quantidades de matéria de cada reagente:

n(\ce{HCl}) = 0{,}1\ \text{mol/L} \times 1\ \text{L} = 0{,}1\ \text{mol}
n(\ce{NaOH}) = 0{,}2\ \text{mol/L} \times 1\ \text{L} = 0{,}2\ \text{mol}

Como a proporção é 1 : 1, os 0{,}1 mol de \ce{HCl} consomem 0{,}1 mol de \ce{NaOH}. Sobram 0{,}1 mol de \ce{NaOH}, e a solução final é básica. Ela também contém 0{,}1 mol de \ce{NaCl}, sal neutro que não altera o pH.

O volume final é 1 + 1 = 2\ \text{L}. As concentrações são:

[\ce{NaOH}]_{\text{excesso}} = [\ce{OH-}] = \frac{0{,}1\ \text{mol}}{2\ \text{L}} = 0{,}05\ \text{mol/L} = 5\times10^{-2}\ \text{mol/L}

[\ce{NaCl}] = \frac{0{,}1\ \text{mol}}{2\ \text{L}} = 0{,}05\ \text{mol/L}

A base forte está totalmente dissociada, então:

\text{pOH} = -\log(5\times10^{-2}) = 2 - \log 5 = 2 - 0{,}70 = 1{,}30

\text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 1{,}30 = 12{,}70

Solução final com [\ce{OH-}] = 0{,}05\ \text{mol/L} (excesso de NaOH) e [\ce{NaCl}] = 0{,}05\ \text{mol/L}; pH = 12,70.

Assuntos: Diluição, mistura e titulação, Neutralização e reações ácido-base, pH, pOH e indicadores.

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Questão 12 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2014

Fonte: UFG 2ª etapa 2014 · 1º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗