Questão 696

ITA 2012

Química

(ITA - 2012 - 1ª Fase)

Considere uma amostra aquosa em equilíbrio a 60°C, com pH de 6,5, a respeito da qual são feitas as seguintes afirmações:

I. A amostra pode ser composta de água pura.

II. A concentração molar de H₃O⁺ é igual à concentração de OH^-.

III. O pH da amostra não varia com a temperatura.

IV. A constante de ionização da amostra depende da temperatura.

V. A amostra pode ser uma solução aquosa 0,1 molL^-1 em H₂CO₃ , considerando que a constante de dissociação do H₂CO₃ é da ordem de 1 x 10^-7.

Das afirmações acima está (ão) CORRETA(S) apenas

A

I, II e IV.

B

I e III.

C

II e IV.

D

III e V.

E

V.

Gabarito:

I, II e IV.

Resolução:

I. Correta. Para água pura na temperatura de 25ºC, pH = 7. O valor do pH diminui com a temperatura, então a amostra de pH = 6,5 em temperatura de 60ºC poderia ser de água pura.

É possível determinar isso a partir de cálculos, mas para isso é preciso ter o valor da constante de autoionização da água em 60ºC que não foi fornecido. K_w = 10^-13

$K_{w} = [H^{+}][OH^{-}] = 10^{-13}$

Como pH = 6,5, [H⁺] = 10^-6,5 mol/L

$10^{-6,5}cdot [OH^{-}] = 10^{-13}$

$[OH^{-}] = frac{10^{-13}}{10^{-6,5}}$

$[OH^{-}] = 10^{-6,5}$

Como [H⁺] = [OH^-], a solução é neutra.

II. Correta. Demonstrado na análise da afirmativa I.

III. Incorreta. O valor de K_w se altera com a alteração de temperatura. Sendo assim, [H⁺] = [OH^-] também se alteram, assim como o valor de pH.

IV. Correta. Assim como outras constantes de equilíbrio que também se alteram somente com a temperatura

V. Incorreta. Equação da reação de ionização do ácido carbônico

H₂CO_3(aq)⇌ H⁺_(aq) + HCO₃^-_(aq)

Equação da constante de ionização

$K_{a} = frac{[H^{+}][HCO_{3}^{-}]}{[H_{2}CO_{3}]}$

Como a proporção entre íons H⁺ e HCO₃^- formados na ionização do H₂CO₃, [H⁺] = [HCO₃^-]. Portanto

$K_{a} = frac{[H^{+}]^{2}}{[H_{2}CO_{3}]}$

$[H^{+}] = (K_{a}cdot [H_{2}CO_{3}])^{frac{1}{2}}$

$[H^{+}] = (10^{-7}cdot 0,1)^{frac{1}{2}}$

$[H^{+}] = 1,0cdot 10^{-4};mol;L^{-1}$

Cálculo do pH

$pH = -log[H^{+}]$

$pH = -log(1,0cdot 10^{-4})$

$pH =4$

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