Questão 728e91fa-b0
Prova:
Disciplina:
Assunto:
Em um balão volumétrico de 1 L, foi preparada uma
solução aquosa, adicionando-se uma massa correspondente
a 0.06 mol de dihidrogenofosfato de potássio (KH2
PO4
) sólido
a 300 mL de uma solução aquosa de hidróxido de potássio
(KOH) 0.1 mol.L-1 e completando-se o volume do balão com
água destilada. Adicionando-se a 100 mL dessa solução
1 mL de solução aquosa de KOH 0.1 mol.L-1 obtem-se uma
segunda solução.
Sabe-se pKa = - logKa = 7.20, em que Ka é a constante de
dissociação do H2
PO4
-
em água a 25 ºC.
O pH da primeira solução e a relação do pH da segunda
solução com o pH da primeira são, respectivamente:
Em um balão volumétrico de 1 L, foi preparada uma
solução aquosa, adicionando-se uma massa correspondente
a 0.06 mol de dihidrogenofosfato de potássio (KH2
PO4
) sólido
a 300 mL de uma solução aquosa de hidróxido de potássio
(KOH) 0.1 mol.L-1 e completando-se o volume do balão com
água destilada. Adicionando-se a 100 mL dessa solução
1 mL de solução aquosa de KOH 0.1 mol.L-1 obtem-se uma
segunda solução.
Sabe-se pKa = - logKa = 7.20, em que Ka é a constante de
dissociação do H2
PO4
-
em água a 25 ºC.
O pH da primeira solução e a relação do pH da segunda
solução com o pH da primeira são, respectivamente:
A
6.90 e pH da segunda solução é maior que o da primeira
B
6.90 e pH da segunda solução é igual ao da primeira
C
7.20 e pH da segunda solução é maior que o da primeira
D
7.20 e pH da segunda solução é igual ao da primeira
Gabarito comentado
Talita Goulart Graduação e Mestrado em Engenharia Química pela UFRRJ, Doutoranda em Engenharia Química pela COPPE/UFRJ, Professora de Química.
Esta questão abrange conceitos relacionados à soluções químicas. Para resolvê-la é importante montar a reação correta e utilizar a expressão correta para o cálculo do pH. Sendo assim, observemos os dados e a resolução da questão:
Dados:n (KH2PO4) = 0,06 mols;
M (KOH) = 0,1 mol/L;
V (KOH) = 300 mL = 0,3 L;
V1 (solução 1 de KH2PO4 e KOH) = 1 L;
V2 (solução 2 de KH2PO4 e KOH) = 101 mL = 0,101 L.
Resolução:
1) Com a mistura de KH2PO4 e KOH, temos a seguinte reação acontecendo:
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
Para saber como ficou o equilíbrio dessa solução é importante saber o número de mols de cada espécie:
n (KH2PO4) = 0,06 mols
n (KOH) = M (KOH) ∙ V (KOH) = 0,1 ∙ 0,3 = 0,3 mols
Dessa forma, temos que:
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
início 0,06 0,03 - -
reação -0,03 -0,03 +0,03 +0,03
equilíbrio 0,03 0 0,03 0,03
Dessa forma, temos que a quantidade de íons H2PO4- está em excesso. De acordo com a teoria de Bronsted-Lowry ácido é a espécie que doa prótons e base é a espécie receptora de prótons. Para essa reação temos que:
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
ácido base base ácido
1) Com a mistura de KH2PO4 e KOH, temos a seguinte reação acontecendo:
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
Para saber como ficou o equilíbrio dessa solução é importante saber o número de mols de cada espécie:
n (KH2PO4) = 0,06 mols
n (KOH) = M (KOH) ∙ V (KOH) = 0,1 ∙ 0,3 = 0,3 mols
Dessa forma, temos que:
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
início 0,06 0,03 - -
reação -0,03 -0,03 +0,03 +0,03
equilíbrio 0,03 0 0,03 0,03
Dessa forma, temos que a quantidade de íons H2PO4- está em excesso. De acordo com a teoria de Bronsted-Lowry ácido é a espécie que doa prótons e base é a espécie receptora de prótons. Para essa reação temos que:
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
ácido base base ácido
Em solução há as espécies H2PO4-/HPO42-, que constituem um sistema tampão. Para o cálculo de pH é possível utilizar a equação a seguir, com as concentrações do ácido e da base conjugada:
pH = pka - [ácido]/[base conjugada]
[ácido] = [H2PO4-] = 0,03/V1
[base] = [HPO42-] = 0,03/V1
pH = 7,20 - log [0,03/V1]/[0,03/V1] = 7,2 - log [1] = 7,20
2) Com a adição de solução de KOH, um novo equilíbrio é atingido. Como temos um sistema tampão o pH não sofrerá alterações significativas, como mostrado abaixo:
n (KH2PO4) = 0,03 molspH = pka - [ácido]/[base conjugada]
[ácido] = [H2PO4-] = 0,03/V1
[base] = [HPO42-] = 0,03/V1
pH = 7,20 - log [0,03/V1]/[0,03/V1] = 7,2 - log [1] = 7,20
2) Com a adição de solução de KOH, um novo equilíbrio é atingido. Como temos um sistema tampão o pH não sofrerá alterações significativas, como mostrado abaixo:
n (KOH) = M (KOH) ∙ V (KOH) = 0,1 ∙ 0,001 = 0,0001 mols
H2PO4- + OH- ⇋ HPO42- + H2O
início: 0,03 0,0001 0,03 -
reação: -0,0001 -0,0001 + 0,0001 +0,0001
equilíbrio: 0,0299 0 0,0301 0,0301
pH = 7,20 - log [0,0299/V2]/[0,0301/V2] = 7,20 - log [0,9934] = 7,20 + 0,0003 ≅ 7,20
Gabarito do Professor: Letra D.