Questão ffa6b0af-6a
Prova:UNESP 2021
Disciplina:Química
Assunto:Equilíbrio Químico, Sistemas Homogêneos: Equilíbrio Químico na Água: pH e pOH, Indicadores Ácido-Base, Solução Tampão.
A solução aquosa de anilina é básica devido à ocorrência do
equilíbrio:
Sabe-se que Kb
≈ 4 × 10–10 a 25 ºC e que o valor de pH de
uma solução aquosa saturada de anilina a 25 ºC é próximo
de 9. Com base nessas informações e sabendo que Kw nessa
temperatura é igual a 1 × 10–14, a concentração aproximada
da solução saturada de anilina a 25 ºC é
A solução aquosa de anilina é básica devido à ocorrência do
equilíbrio:
Sabe-se que Kb
≈ 4 × 10–10 a 25 ºC e que o valor de pH de
uma solução aquosa saturada de anilina a 25 ºC é próximo
de 9. Com base nessas informações e sabendo que Kw nessa
temperatura é igual a 1 × 10–14, a concentração aproximada
da solução saturada de anilina a 25 ºC é
A
0,02 mol/L.
B
0,5 mol/L.
C
0,1 mol/L.
D
0,3 mol/ L.
E
0,8 mol/L.
Gabarito comentado
Talita Goulart Graduação e Mestrado em Engenharia Química pela UFRRJ, Doutoranda em Engenharia Química pela COPPE/UFRJ, Professora de Química.
Esta questão aborda conceitos relacionados à concentração de soluções e ao equilíbrio químico.
Para resolvê-la é importante observar a reação e organizar os dados fornecidos para realizar os cálculos corretamente.
Dessa forma, observemos os dados e a resolução da questão:
Dados:
Kb = 4 × 10-10;
pH = 9,0;
Kw = 1 × 10-14.
pH = 9,0;
Kw = 1 × 10-14.
Resolução:
A questão mostra o equilíbrio envolvido na dissociação da anilina em água, em que Kb é a constante de equilíbrio:
C6H5NH2 (aq) + H2O (l) ⇆ C6H5NH3+ (aq) + OH- (aq)
A constante de equilíbrio é dada pela multiplicação das concentrações dos produtos dividida pela multiplicação das concentrações dos reagentes:
Kb = [C6H5NH3+] × [OH-]/[C6H5NH2]
* A concentração da água não é incluída na expressão, pois sua concentração é considerada constante.
A partir dessa expressão podemos determinar a concentração aproximada da solução saturada de anilina. O enunciado fornece o valor da constante de equilíbrio, a constante do equilíbrio iônico da água (Kw) e o pH.
1) Com o pH é possível calcularmos a concentração de íons H3O+, de acordo com a expressão abaixo:
pH = - log [H3O+]
Substituindo o valor do pH:
9,0 = - log [H3O+] ∴ [H3O+] = 1 × 10-9 mol/L
2) Considerando a autoionização da água, temos o equilíbrio abaixo, cuja constante é chamada de Kw:
2 H2O (l) → H3O+ (aq) + OH- (aq)
Assim, Kw é obtido de acordo com a multiplicação das concentrações de íons H3O+ e OH-:
Kw = [H3O+] × [OH-]
Como temos a concentração de íons H3O+ calculada a partir do pH e o valor da constante Kw, podemos substituir na fórmula acima para encontrar a concentração de íons OH-:
1 × 10-14 = 1 × 10-9 × [OH-] ∴ [OH-] = 10-14/10-9 = 1 × 10-5 mol/L
Considerando que não há íons C6H5NH3+ e OH- no início e que a proporção é a mesma na formação dos íons e no consumo de anilina, temos a seguinte representação do equilíbrio, uma vez que sabemos a concentração de íons OH- formada:
C6H5NH2 (aq) + H2O (l) ⇆ C6H5NH3+ (aq) + OH- (aq)
início x ----- 0 0
proporção -10-5 ----- + 10-5 + 10-5
equilíbrio x - 10-5 ----- 10-5 10-5
início x ----- 0 0
proporção -10-5 ----- + 10-5 + 10-5
equilíbrio x - 10-5 ----- 10-5 10-5
Assim:
[C6H5NH3+] = x - 10-5
[OH-] = [C6H5NH2] = 10-5
[OH-] = [C6H5NH2] = 10-5
Como temos uma base fraca (Kb possui um valor baixo ≈ 10-10), podemos considerar que a concentração da anilina é próxima da inicial, pois ela se dissocia pouco, ou seja, x - 10-5 ≈ x e [C6H5NH3+] = x.
3) Substituindo os valores na expressão do equilíbrio podemos determinar a concentração da solução de anilina:
Kb = [C6H5NH3+] × [OH-]/[C6H5NH2]
4 × 10-10 = (10-5 × 10-5)/x
x = (10-5)2/(4 × 10-10) = 0,25 mol/L
4 × 10-10 = (10-5 × 10-5)/x
x = (10-5)2/(4 × 10-10) = 0,25 mol/L
Portanto, a concentração aproximada
da solução saturada de anilina a 25 ºC é 0,3 mol/L.
Gabarito da Professora: Letra D.
