Questão 3791317

• Banca: CECIERJ
• Órgão: CEDERJ
• Ano: 2019
• Provas: CECIERJ - 2019 - CEDERJ - Vestibular; CECIERJ - 2019 - CEDERJ - Vestibular - Espanhol
• Disciplina: Química
• Assuntos: Equilíbrio Químico; Sistemas Homogêneos: Equilíbrio Químico na Água: pH e pOH, Indicadores Ácido-Base, Solução Tampão.

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: D

Comentários

• 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^- ⇋ HPO₄^2- + 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^- ⇋ HPO₄^2- + 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^- ⇋ HPO₄^2- + H₂O
  ácido      base     base       ácido
  
  Em solução há as espécies H₂PO₄^-/HPO₄^2-, 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] = [HPO₄^2-] = 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 mols
  n (KOH) = M (KOH) ∙ V (KOH) = 0,1 ∙ 0,001 = 0,0001 mols
  
                 H₂PO₄^-    +     OH^- ⇋ HPO₄^2- + 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.