PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 19 da UFPR 2006

1ª fase · Química: Neutralização e reações ácido-base

De maneira geral, ácidos e bases são usados no cotidiano para ajustes de pH em medicamentos e alimentos, entre outros usos. O ácido cianídrico, extremamente tóxico, tendo sido usado até como arma química, pode ser neutralizado com hidróxido de sódio. Dada a mistura de 2{,}7\text{ g} de \ce{HCN} (considerando \text{Ka} = 1{,}0\text{x}10^{-9}) com 4{,}4\text{ g} de \ce{NaOH} e água destilada suficiente para completar 1000\text{ mL} de solução, calcule o pH da solução resultante.

Massas atômicas: \text{H} = 1; \text{C} = 12; \text{N} = 14; \text{Na} = 23; \text{O} = 16.

Assinale a alternativa correta.

  1. A
    2
  2. B
    9
  3. C
    5
  4. D
    12
  5. E
    14
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Resolução comentada

Primeiro, calcule a quantidade de matéria de cada reagente.

  1. Massa molar do \ce{HCN}: 1+12+14 = 27\ \text{g/mol}, então n = \dfrac{2{,}7}{27} = 0{,}10\ \text{mol}.
  2. Massa molar do \ce{NaOH}: 23+16+1 = 40\ \text{g/mol}, então n = \dfrac{4{,}4}{40} = 0{,}11\ \text{mol}.

A reação é \ce{HCN + NaOH -> NaCN + H2O}, na proporção 1:1. Todo o \ce{HCN} (0,10 mol) é consumido e sobra 0{,}11 - 0{,}10 = 0{,}01\ \text{mol} de \ce{NaOH}.

O volume é 1 L, então [\ce{OH-}] \approx 0{,}01\ \text{mol/L} = 10^{-2}\ \text{mol/L}.

O \ce{NaCN} formado (0,10 mol/L) é sal de ácido fraco e sofre hidrólise, mas essa hidrólise é muito pequena. A base forte em excesso a reprime, e a contribuição de \ce{OH-} do sal fica desprezível frente a 10^{-2}. Conferindo: K_h = \dfrac{10^{-14}}{10^{-9}} = 10^{-5}, e [\ce{OH-}]_{\text{sal}} \approx \dfrac{K_h \cdot 0{,}10}{0{,}01} = 10^{-4}, que é desprezível perto de 10^{-2}.

Assim:

\text{pOH} = -\log 10^{-2} = 2 \quad\Rightarrow\quad \text{pH} = 14 - 2 = 12

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa A engana quem calcula o pOH (2) e para sem converter para pH; a B atrai quem associa o Ka de 10^-9 a um tampão, esquecendo que o ácido foi consumido pelo excesso de base.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ATrata a solução como ácida (pH 2), ignorando que o NaOH está em excesso; confunde pOH com pH.
  • BSeria o pH de uma solução tampão com [\ce{HCN}]=[\ce{CN-}] (pH = pKa), mas aqui o ácido foi todo consumido.
  • CNão corresponde a nenhum cálculo coerente; a solução é básica, e pH 5 seria ácido.
  • ESupõe [\ce{OH-}]=1\ \text{mol/L}, ignorando a neutralização e a diluição em 1 L.

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

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Fonte: UFPR 2006 · 1ª fase. Prova oficial ↗