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QUÍMICA – PISM II (MÓDULO I) 1 - SOLUÇÕES Solução é qualquer

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QUÍMICA – PISM II (MÓDULO I) 1 - SOLUÇÕES Solução é qualquer
QUÍMICA – PISM II (MÓDULO I)
1 - SOLUÇÕES
Solução é qualquer mistura homogênea
de duas ou mais substâncias.
Os componentes de uma solução são
chamados de soluto e de solvente:
- soluto: substância dissolvida no solvente. Em
geral, está em menor quantidade na solução.
- solvente: substância que dissolve o soluto.
As soluções mais importantes para os
seres vivos são aquelas em que o solvente é a
água, denominadas aquosas.
O fluído dos
tecidos, o plasma sanguíneo e a água que
bebemos são exemplos de soluções aquosas.
1.
Consideremos a curva de solubilidade do
nitrato de potássio (KNO3) em água:
Classificação das soluções.
As soluções podem ser encontradas em
qualquer fase de agregação: sólida, líquida e
gasosa.
De acordo com a proporção entre soluto e
solvente ainda podem ser classificadas como:
- Soluções diluídas: pouco soluto em relação ao
solvente;
- Soluções concentradas: contêm grande
quantidade de soluto.
Quanto à natureza do soluto as soluções
podem ser:
- iônicas: quando as partículas dispersas são
íons. Permitem a passagem de corrente elétrica.
- moleculares: o soluto é uma substância
molecular.
Há muitas soluções que apresentam
moléculas e íons ao mesmo tempo, como no caso
de uma solução de ácido acético onde estão
presentes muitas moléculas (CH3COOH) e
poucos íons (CH3COO- e H+).
2. Solubilidade
solubilidade
e
coeficiente
Baseando no coeficiente de solubilidade,
classificamos as soluções em:
- não saturadas ou insaturadas: contêm uma
quantidade de soluto dissolvido menor que a
estabelecida pelo coeficiente de solubilidade. Elas
ainda são capazes de dissolver mais soluto.
- saturadas: atingiram o coeficiente de
solubilidade, ou seja, contêm uma quantidade de
soluto dissolvido igual à sua solubilidade naquela
temperatura. Se adicionarmos mais soluto nessa
solução, a massa excedida não se dissolverá e se
depositará no fundo do recipiente.
- supersaturadas: contêm uma quantidade de
soluto dissolvido maior que a estabelecida pelo
coeficiente de solubilidade (instáveis).
de
A solubilidade é a propriedade que as
substâncias têm de se dissolverem num solvente.
Varia de soluto para soluto, com o tipo de
solvente e é diretamente influenciada pela
temperatura.
A quantidade máxima de soluto dissolvida
numa dada quantidade de solvente, a uma
determinada
temperatura,
é
denominada
coeficiente de solubilidade.
Exemplo: 357g de NaCl por litro de água a 0°C
36g de NaCl por 100g de água a 20°C
http://www.furg.br/furg/depto/quimica/solubi.html
3. Curva de solubilidade
As curvas de solubilidade representam a
variação dos coeficientes de solubilidade das
substâncias em função da temperatura.
http://quimicadicas.blogspot.com/2009/09/solubilidade-de-umasubstancia-varia.html
Existem três tipos de curva:
- Ascendentes: representam as substâncias cujo
coeficiente de solubilidade aumenta com a
temperatura.
- Descendentes: representam substâncias cujo
coeficiente de solubilidade diminui com a
temperatura. Percebemos esse comportamento
na dissolução de gases em líquidos, onde a
solubilidade do gás aumenta com a elevação da
pressão e, consequentemente, diminui com a
elevação da temperatura.
- Curvas com inflexões: representam as
substâncias que sofrem modificações em sua
estrutura com a variação da temperatura.
Geralmente a presença de pontos de inflexão ao
longo da curva, indica que está ocorrendo a
desidratação do soluto mediante aumento de
temperatura.
Exemplo: Qual a concentração em mol/L de uma
solução de iodeto de sódio que contem 45g do sal
em 400mL de solução?
Massas atômicas: Na = 23; I = 127.
Solução: MMNaI = 23 + 127 = 150g/mol
V = 400mL = 0,4L
4.3. Título em massa
É a razão entre a massa do soluto e a massa
da solução.
4. Concentração das soluções
Concentração de solução é o modo em
que se expressa a relação entre a quantidade de
soluto e de solução ou de soluto e de solvente.
4.1. Concentração em massa
É a razão entre a massa de soluto e o volume
de solução.
O título não tem unidade, mas pode ser
expresso em porcentagem passando, assim, a
ser chamado de porcentagem em massa:
Unidade: gramas por litro (g/L)
Exemplo: Qual a concentração em g/L de uma
solução de nitrato de potássio que contem 60g do
3
sal em 300cm de água.
Solução:
Exemplo: Uma solução de cloreto de potássio
(KCl) 10% possui 10 g de soluto em 100 g de
solução ou 90 g de água.
3
300cm = 300mL = 0,3L
4.2. Concentração
matéria
em
quantidade
O título ainda pode ser escrito em termos
de volume. As definições são idênticas às
anteriores, trocando apenas massa por volume.
de
É a razão entre o número de mols do soluto e
o volume da solução em litros.
4.4. PPM
Para indicar concentrações extremamente
pequenas usamos a unidade partes por milhão,
ppm.
1 ppm (m/m) = 1 mg de soluto / 1 kg de mistura
1 ppm (m/v) = 1 mg de soluto / 1 L de solução
Unidade: mol por litro (mol/L)
Considerando que:
Podemos escrever:
Unidade: gramas por mL (g/mL)
4.5. Densidade
É a razão entre a massa e o volume de uma
solução.
4.6. Relação entre concentração e título
http://quimicaprofucila.blogspot.com/2010/06/mistura-desolucoes.html
A quantidade de soluto é a mesma antes
e depois da diluição:
m1 = m2
Das definições:
Sabemos que m = C . V, portanto:
C1 . V1 = C2 . V2
Onde V2 é igual ao volume inicial da solução mais
o volume de solvente adicionado.
obtemos:
C=τ.d
com a densidade expressa em g/L.
Para a densidade em g/mL temos:
Exemplo: Um volume de 500mL de uma solução
aquosa de CaCl2 0,3mol/L é diluída até o volume
final de 1500mL. Qual a concentração final da
solução?
Solução:
C = τ . d . 1000
4.7. Convertendo C(g/L) em C(mol/L)
Exemplo: Qual a concentração em mol/L de uma
solução de HCl que apresenta concentração igual
a 146g/L?
Massas atômicas: H = 1; Cl = 35,5
Ci . Vi = Cf . Vf
0,3mol/L . 500mL = Cf . 1500mL
Cf = 0,1mol/L
6. Quantidade de partículas
volume de solução
+
HNO3(l) → H
Diluir uma solução é adicionar solvente
diminuindo assim sua concentração.
um
Para determinar a quantidade de
moléculas ou íons numa solução precisamos
considerar a natureza do soluto e o seu
comportamento na presença do solvente, no caso
a água.
Consideremos uma solução 2mol/L de
ácido nítrico. O ácido nítrico é um eletrólito forte
e,em água, se ioniza de acordo com a equação:
Solução: MMHCl = 1 + 35,5 = 36,5g/mol
5. Diluição
em
(aq)
+ NO3
(aq)
Portanto, nessa solução não existem mais
moléculas de soluto, mas íons. Como cada
+
molécula origina um íon H e um NO3 , em 1L de
+
solução 2mol/L desse ácido há 2mol de íons H e
2mol de íons NO3 .
Essa condição só é verdadeira para
solutos que sofrem ionização (principalmente
ácidos) ou dissociação (sais e alguns hidróxidos)
em água.
7. Mistura de soluções de mesmo soluto
Se misturarmos duas soluções de mesmo
soluto:
A massa total do soluto será a soma das massas
do soluto das soluções iniciais. O mesmo
acontece com o solvente, o volume final é a soma
dos iniciais. Assim a concentração final é a razão
entre a quantidade final de soluto e o volume
final:
8. Mistura de
química
soluções
com
reação
Ocorre quando se mistura uma solução
de um ácido com uma solução de uma base, ou
uma solução de um oxidante com uma solução de
um redutor, ou uma solução de dois sais que
reagem entre si. Isso nos permite determinar a
concentração de uma solução por meio de uma
técnica conhecida como titulação.
Analisando essa tabela pode-se prever que a
adição de 60 g de KCl em 200 g de água sob
temperatura constante de 50ºC formará uma
solução aquosa ............... e ............... corpo de
fundo. Resfriando-se o sistema a 10ºC, a solução
se apresentará ............... e ............... corpo de
fundo.
Para completar corretamente o texto, as lacunas
devem ser preenchidas, na ordem em que
aparecem, por:
a) saturada – sem – insaturada – com
b) insaturada – sem – saturada – sem
c) insaturada – sem – saturada – com
d) insaturada – sem – insaturada – sem
e) saturada – com – saturada – com
2. O gráfico seguinte dá a solubilidade em água
do açúcar de cana em função da temperatura.
http://www.profpc.com.br/Solu%C3%A7%C3%B5
es.htm#Titulação
Exemplo: Uma alíquota de 25mL de NaOH foi
neutralizada totalmente quando titulada com
40mL de HCl 0,25mol/L. Qual a concentração da
solução de NaOH?
Solução:
NaOH(aq) + HCl(aq)
NaCl(aq) + H2O(l)
n° mol HCl = n° mol NaOH
CHCl . VHCl = CNaOH . VNaOH
0,25mol/L . 40mL = CNaOH . 25mL
CNaOH = 0,4mol/L
EXERCÍCIOS
1. A tabela seguinte fornece dados sobre a
solubilidade do KCl em diversas temperaturas.
Adicionou-se açúcar a 100 g de água a 50ºC até
não mais o açúcar se dissolver. Filtrou-se a
solução. O filtrado foi deixado esfriar até 20ºC.
Qual a massa aproximada de açúcar que
precipitou?
a) 100 g
b) 80 g
c) 50 g
d) 30 g
e) 20 g
3. O “soro caseiro” consiste em uma solução
aquosa de cloreto de sódio 3,5g/L e de sacarose
11g/L. A massa de cloreto de sódio e de sacarose
necessárias para preparar 500mL de soro caseiro
são respectivamente:
a) 17,5g e 55g
b) 175g e 550g
c) 1750mg e 5500mg
d) 17,5mg e 55mg
e) 175mg e 550mg
4. Para um determinado alimento ser considerado
light, o mesmo deve apresentar redução mínima
de 25% em gordura, proteína ou carboidratos em
relação ao convencional. Considerando que um
copo de 200 mL de suco de laranja convencional
possui 20 gramas de carboidratos, qual é a
-1
concentração máxima de carboidratos, em g L ,
presente em um copo de 200 mL de suco de
laranja light?
a) 5,0
b) 75,0
c) 100,0
d) 0,5
e) 7,5
Dado: massa mola do fluoreto = 19,0g/mol
a) 0,9
b) 1,3
c) 2,8
d) 5,7
e) 15
8. Soluções de uréia, (NH2)2CO, podem ser
utilizadas como fertilizantes. Uma solução foi
obtida pela mistura de 210 g de uréia e 1.000 g
de água. A densidade da solução final é 1,05
g/mL. A concentração da solução em percentual
de massa de uréia e em mol/L, respectivamente
é:
5. Uma substância capaz de dissolver o soluto é
denominada solvente; por exemplo, a água é um
solvente para o açúcar, para o sal e para várias
outras substâncias. A figura a seguir ilustra essa
citação.
Suponha que uma pessoa, para adoçar seu
cafezinho, tenha utilizado 3,42 g de sacarose
(massa molar igual a 342g/mol) para uma xícara
de 50mL do líquido. Qual é a concentração final,
em mol/L, de sacarose nesse cafezinho?
a) 0,02
b) 0,2
c) 2
d) 200
e) 2000
6. O gás sulfídrico (H2S), produto da fermentação
do esgoto chegou a atingir o elevado índice de
0,4 mg/L, no rio Tietê. Tal índice expresso em
molaridade seria aproximadamente:
Dados: H = 1 e S = 32
–5
a) 1,17 · 10
–4
b) 1,2 · 10
–5
c) 2,35 · 10
–4
d) 3,4 · 10
–4
e) 1,7 · 10
7. A concentração de íons fluoreto de uma água
-5
de uso doméstico é de 5,0.10 mol/L. Se uma
pessoa tomar 3,0 L dessa água por dia, ao fim de
um dia a massa de fluoreto, em mL, que essa
pessoa ingeriu é de:
9. Para combater a dengue, as secretarias de
saúde recomendam que as pessoas reguem
vasos de plantas com uma solução de água
sanitária. Um litro de água sanitária contém 0,35
mol de hipoclorito de sódio (NaClO). A
porcentagem em massa de hipoclorito de sódio
na água sanitária, cuja densidade é 1,0 g/mL, é
aproximadamente:
a) 35,0.
b) 3,50.
c) 26,1.
d) 7,45.
e) 2,61.
10. Para preparar uma solução diluída de
permanganato de potássio, KMnO4, a 0,01 g/L
para aplicação anti-séptica, parte-se de uma
solução de concentração de 25 g/L.Sabendo-se
que o volume médio de uma gota é de 0,05 mL, o
número de gotas da solução concentrada
necessário para preparar 5 litros dessa solução
diluída é:
a) 10.
b) 20.
c) 30.
d) 40.
e) 50.
-2
11. Por evaporação em uma solução aquosa 2 .10
molar de certo sal, obtiveram-se 200mL de uma
solução 1molar. Então, é correto afirmar que:
a) o número de mols de soluto na solução inicial era
maior que na final.
b) houve evaporação de 9,8L de solvente. c) o
volume da solução inicial era de 1L.
d) o número de mols de soluto na solução inicial
era menor que na final.
e) houve evaporação de 10L de água.
12. O volume de uma solução de hidróxido de
sódio 1,5M que deve ser misturado a 300mL de
uma solução 2,0M da mesma base, a fim de
torná-la solução 1,8M é:
a) 200mL
b) 20mL
c) 2000mL
d) 400mL
e) 350mL
13. Para se determinar o conteúdo de ácido
acetilsalicílico
(C9H8O4)
num
comprimido
analgésico, isento de outras substâncias ácidas,
1,0 g do comprimido foi dissolvido numa mistura
de etanol e água. Essa solução consumiu 20 mL
de solução aquosa de NaOH, de concentração
0,10 mol/L, para reação completa. Ocorreu a
seguinte transformação química:
C9H8O4(aq) + NaOH(aq) → NaC9H7O4 (aq) + H2O (l)
Logo, a porcentagem em massa de ácido
acetilsalicílico
no
comprimido
é
de,
aproximadamente,
Dado: massa molar do C9H8O4 = 180 g/mol
a) 0,20%
b) 2,0%
c) 18%
d) 36%
e) 55%
14. Misturaram-se 200 mL de uma solução de
H3PO4, de concentração igual a 1,5 mol/L, com
300 mL de uma solução 3,0 molar do mesmo
ácido. 10 mL da solução resultante foi utilizada
para se fazer a titulação de 20 mL de uma
solução de NaOH. A partir desses dados, qual a
concentração da solução de NaOH em g/L?
Massas molares (g/mol): Na = 23; O = 16; H = 1
a) 510
b) 440
c) 74,5
d) 3,60
e) 144
15. O magnésio é obtido da água do mar por um
+2
processo que se inicia pela reação dos íons Mg
com óxido de cálcio, conforme a equação:
Mg
+2
(aq)
+2
+ CaO(s) + H2O(l) → Mg(OH)2(aq) + Ca
+2
(aq)
Sabendo que a concentração de Mg no mar é
0,054mol/L, a massa de CaO necessária para
precipitar o magnésio contido em 1,0L de água do
mar é:
Dados: Massas atômicas: H = 1; O = 16; Mg = 24;
Ca = 40.
a) 3,0g
b) 40g
c) 56g
d) 2,1g
e) 0,24g
16.
Certas
ligas
estanho-chumbo
com
composição específica formam um eutético
simples, o que significa que uma liga com essas
características se comporta como uma substância
pura, com um ponto de fusão definido,no caso
183ºC. Essa é uma temperatura inferior mesmo
ao ponto de fusão dos metais que compõe esta
liga (o estanho puro funde a 232ºC e o chumbo
puro a 320ºC), o que justifica sua ampla utilização
na soldagem de componentes eletrônicos, em
que o excesso de aquecimento deve sempre ser
evitado. De acordo com as normas internacionais,
os valores mínimo e máximo das densidades para
essas ligas são de 8,74 g/mL e 8,82 g/mL,
respectivamente. As densidades do estanho e do
chumbo
são
7,3g/mL
e
11,3
g/mL,
respectivamente. Um lote contendo 5 amostras
de solda estanho-chumbo foi analisado por um
técnico, por meio da determinação de sua
composição percentual em massa, cujos
resultados estão mostrados no quadro a seguir
Amostra
Porcentagem
Sn (%)
Porcentagem
Pb (%)
I
60
40
II
62
38
III
65
35
IV
63
37
V
59
41
Disponível
http://www.eletrica.ufpr.br.
em:
Com base no texto e na análise realizada pelo
técnico, as amostras que atendem às normas
internacionais são
a) I e II.
b) I e III.
c) II e IV.
d) III e V.
e) IV e V.
17. Uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4), para
ser utilizada em baterias de chumbo de veículos
automotivos, deve apresentar concentração igual
a 4mol/L. O volume total de uma solução
adequada para se utilizar nestas baterias, que
pode ser obtido a partir de 500mL de solução de
H2SO4 de concentração 18mol/L, é igual a:
a)0,50L b)2,00L c)2,25L d)4,50L e)9,00L
18. O cloreto de hidrogênio é um gás que, quando
dissolvido em água, forma uma solução corrosiva
de ácido clorídrico e pode ser utilizada para
remover manchas em pisos e paredes de pedra.
Esse gás pode ser produzido pela reação entre o
gás cloro e o gás hidrogênio. Considerando a
formação do cloreto de hidrogênio, responda aos
itens abaixo.
a) Escreva a reação balanceada de produção do
cloreto de hidrogênio.
-1
b) Calcule a concentração, em mol.L , quando
4,00 litros de uma solução é preparada pela
dissolução de cloreto de hidrogênio produzido
pelo consumo de 1,00mol de gás cloro, com
concentração suficiente de gás hidrogênio.
19.
Num refrigerante tipo “cola”, a análise
química determinou uma concentração de íons
3fosfato (PO4 ) igual a 0,15g/L. Qual a
concentração de fosfato, em mol/L, nesse
refrigerante?
Dados: massas atômicas: P = 31; O = 16
-3
-3
3
a)1,6.10 mol/L b)2,1.10 mol/L c)1,3.10 mol/L
3
d)1,6.10 mol/L e)3,0.10mol/L
23. O conteúdo de etanol em uma cachaça é de
460 gramas por litro. Misturou-se 1,0 litro desta
cachaça com 1,0 litro de água.
Dado: massas atômicas: C = 12; H = 1; O = 16
Qual o número de mols de etanol na solução
resultante.
a)7mol b)8mol c)9mol d)10mol e)6mol
24. Uma solução aquosa de cloreto de sódio deve
ter 0,90% em massa do sal para que seja
utilizada como solução fisiológica (soro). O
volume de 10,0 mL de uma solução aquosa de
cloreto de sódio foi titulado com solução aquosa
0,10 mol/L de nitrato de prata,
exatamente 20,0 mL de titulante.
exigindo
a) A solução aquosa de cloreto de sódio pode ou
não ser utilizada como soro fisiológico?
Justifique sua resposta.
20. Assinale a alternativa que indica o volume de
solução aquosa de ácido clorídrico (HCl) 0,05 mol
-1
L que,
ao
reagir
com
-1
30 mL de uma solução aquosa 1,0 mol L de
KOH, originará uma solução com pH igual a 7.
a) 200 mL.
b) Supondo 100% de rendimento na reação de
precipitação envolvida na titulação, calcule a
massa de cloreto de prata formado.
Dados: massas molares, em g/mol: Na = 23,0;
Cl = 35,5; Ag = 107,9; densidade da solução
aquosa de NaCl = 1,0 g/mL.
b) 350 mL.
25. 200mL de solução 1,2mol/L de ácido
clorídrico reagem com zinco segundo a equação:
c) 600 mL
d) 1600 mL.
2HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2(g)
e) 500 mL.
Que massa de zinco reage?
a)7,8g b)5,2g c)8,5g d)9,0g e)6,7g
21. O etanotiol (CH3CH2 - SH) é uma substância
tóxica e tem um odor tão forte que uma pessoa
pode
detectar
0,016mol
disperso
em
10
5,0×10 gramas de ar.Sabendo-se que a
densidade do ar é 1,25g/L e supondo distribuição
uniforme do etanotiol no ar, a quantidade limite,
em mol/L, que uma pessoa pode detectar é:
•2
a) 1,6 × 10 .
•11
b) 2,0 × 10 .
•11
c) 2,5 × 10 .
•13
d) 4,0 × 10 .
•23
e) 1,0 × 10
22. Em um balão volumétrico de 1000mL,
juntaram-se 250mL de uma solução 2,0M de
ácido sulfúrico com 300mL de uma solução 1,0M
do mesmo ácido e completou-se o volume até
1000mL com água destilada. Qual será a
molaridade da solução resultante.
a)1,0mol/L
d)0,03mol/L
b)0,06molL
e)1,3mol/L
c)0,08mol/L
Gabarito
1. c
2. b
3. c
4. b
5. b
6. a
7. c
16. c
17. c
18. a) H2(g) + Cl2(g)
b) 0,50mol/L
19. a
20. c
21. d
22. c
23. d
24. a) Não.
b) 0,287g
25. a
8. a
9. e
10. d
11. b
12. a
13. d
14. e
15. a
HCl(g)
BIBLIOGRAFIA
USBERCO, J.; SALVADOR, E.: Química. 5°
edição. São Paulo: Saraiva, 2002. Volume único.
FELTRE, R.: Fundamentos da Química. 2°edição.
São Paulo: Moderna, 1996. Volume único.
- PERUZZO, F.M.; CANTO, F.M.: Química: na
abordagem do cotidiano. 4° edição. São Paulo:
Moderna, 2010. Volume 2.
- LISBOA, J.C.F.: Química. 1° edição. São Paulo:
Edições SM, 2010. Volume 2.
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