Equilíbrio ácido-base PARTE 3 exercícios

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Exercícios de Equilíbrio Ácido-Base – Parte III 
 
Kw = [H+][OH-] = 1,0x10-14 (a 25o C) 
Sólido Fórmula Kps 
Carbonato de Bário BaCO3 4,9x10-9 
Carbonato de Cádmio CdCO3 2,5 x 10-14 
Carbonato de Magnésio MgCO3 1,0 x 10-5 
Ácido Fórmula K’s 
Acético CH3COOH (HOAc) 1,75x10-5 
Arsênico H3AsO4 6,0x10-3/1,05x10-7/3,0x10-12 
Benzóico C6H5COOH (HBz) 6,14x10-5 
Bórico H3BO3 5,83x10-10 
Carbônico H2CO3 4,6x10-7/4,79x10-11 
Cianídrico HCN 2,1x10-9 
Cítrico HOOC-(OH)-COOHCH2COOH 
(H3Cit) 
7,4x10-4/1,7x10-5/3,98x10-7 
Fluorídrico HF 7,2x10-4 
Fórmico HCOOH 1,7x10-4 
Fosfórico H3PO4 6,9x10-3/6,2x10-8/4,8x10-13 
Fosforoso H3PO3 1,00x10-2/2,57x10-7 
o-Ftálico C6H4(COOH)2 (H2Ph) 1,12x10-3/3,91x10-6 
Hipocloroso HOCl 3,0x10-8 
Oxálico H2C2O4 (H2ox) 5,6x10-2/5,1x10-5 
Maleico cis-HOOC-CH=CH-COOH (H2M) 1,20x10-2/5,96x10-7 
Succínico COOH(CH2)2COOH (H2Suc) 6,31x10-5/2,51x10-6 
Sulfídrico H2S 5,8x10-7/1,2x10-15 
Sulfuroso H2SO3 1,72x10-2/6,43x10-8 
Tartárico H2C4H4O6HOOC(CHOH)2COOH 
(H2T) 
1,0x10-3/4,6x10-5 
Base Fórmula K’s 
Amônia NH3 1,76x10-5 
Etilenodiamina H2NC2H4NH2 (en) 8,5x10-5/7,1x10-8 
Hidroxilamina NH2OH 9,1x10-9 
Piridina C5H5N 1,7x10-9 
Uréia (NH2)2CO 1,26x10-14 
 
1. Explique: 
a) qual é a faixa de pH de utilização para uma solução tampão que utilizar HCN e 
NaCN como par ácido-sal? 
b) como se seleciona um tampão apropriado para um dado pH. 
c) o que é um indicador? Qual o princípio do seu funcionamento? 
d) se desejar-se preparar uma solução de pH = 6,24 com o maior poder 
tamponante possível, qual das seguintes soluções será a mais adequada para 
este fim: i) NH4OH e NH4Cl 0,2 mol/L; ii) ácido acético e acetato de sódio 0,1 
mol/L; iii) H2S e NaHS 0,02 mol/L; iv) H2S e KHS 0,08 mol/L? 
e) como proceder para preparar uma solução tampão de pH = 10 tendo em 
estoque no laboratório apenas NaHCO3, além de alguns reagentes mais comuns. 
 
2. Preparou-se uma solução 0,25 mol/L de carbonato de sódio (Na2CO3) em água. 
a) qual o pH da solução? Ignore uma eventual segunda hidrólise do ânion. 
b) qual ou quais dos respectivos carbonatos podem ser precipitados pela adição 
de 5 x 10-6 mol dos cátions correspondentes a 1 L dessa solução: Ba2+, Cd2+ e 
Mg2+? 
c) se o pH for ajustado para 5, qual ou quais dos carbonatos anteriores devem 
precipitar? 
d) voltando à solução de partida, descreva duas maneiras de se preparar soluções 
tampão a partir dela e de quaisquer outros reagentes à sua escolha. 
e*) sabendo a expressão de α2 para um ácido diprótico, proponha uma expressão 
para α4 para um ácido tetraprótico como por exemplo o EDTA. 
 
3. Sabendo as constantes de dissociação dos ácidos oxálico (H2C2O4), fosfórico 
(H3PO4) e fórmico (HCOOH), determine: 
a) qual o melhor par conjugado para se obter um tampão de pH = 2,88? 
b) como se preparam 50 mL deste tampão, dispondo-se de soluções 0,10 mol/L 
de cada membro do par conjugado? 
 
4. Qual o pH resultante das seguintes soluções aquosas (apresente os equilíbrios 
envolvidos e indique os cálculos realizados): 
a) HOCl 0,5 mol/L+ NaOCl 0,2 mol/L 
b) KHCO3 + K2CO3 (1 mol/L cada) 
c) NaH2Cit 0,5 mol/L+Na2HCit 0,2 mol/L (onde H2Cit- e HCit2- são ânions 
derivados do ácido cítrico) 
d) biftalato de potásio + ftalato de potássio (0,11 mol/L cada) 
e) ácido cítrico 0,12 mol/L + seu sal monossódico 0,21 mol/L 
 
 
5. A seguir são apresentadas duas afirmações. Classifique-as como verdadeiras 
ou falsas. No caso de afirmações falsas, reescreva-as, corrigindo o que for 
necessário. 
a) para se preparar um tampão bissulfeto/sulfeto não é necessário que se tenha 
no laboratório ambos os sais. 
b) um ácido fraco e seu sal sempre constituirão uma solução tampão de pH ácido. 
 
6. O hidróxido de zinco (Zn(OH)2) é um composto pouco solúvel. A adição de 
NaOH a uma solução de Zn2+ leva a formação de um precipitado, mas a adição de 
excesso de NaOH redissolve o precipitado, levando à formação de Zn(OH)42-. Este 
íon complexo tem uma constante de formação tão elevada (2,8 x 1015), que 
qualquer pH ligeiramente superior a 7 leva à dissolução do precipitado. Explique a 
melhor maneira de preparar uma solução de pH = 7, na qual virtualmente todo o 
Zn2+ vá precipitar na forma de hidróxido, utilizando os dados constantes no 
formulário (HCN, HF, H2S, H2SO3, H2CO3, uréia) e explicitando qual deve ser a 
relação entre as concentrações das espécies presentes. 
 
7. Deseja-se tamponar um determinado meio no pH = 6,5 
a) consultando a tabela de constantes de ionização (H3AsO4, H2CO3, ácido 
maleico, H2S), sugira um par tamponante para este meio, justificando sua resposta. 
b) calcule a massa do sal sódico que deve ser adicionada a 200 mL de solução de 
ácido 0,500 mol/L para produzir o tampão sugerido em a. 
c) quais são o pH e a variação de pH resultante da adição de 80 mg de NaOH à 
solução tampão inicial? Compare com a variação de pH resultante da adição do 
NaOH em 1 L de água pura. 
 
8. Deseja-se tamponar um determinado meio no pH = 6,4 
a) consultando a tabela de constantes de ionização, sugira um par tamponante 
para este meio a partir do H3PO3 e seus sais, justificando sua resposta. 
b) calcule a massa do sal sódico que deve ser adicionada a 1000 mL de solução 
de ácido 0,500 mol/L para produzir o tampão sugerido em a). 
c) quais são o pH e a variação de pH resultante da adição de 80 mg de NaOH à 
solução tampão inicial? Compare com a variação de pH resultante da adição do 
NaOH em 1000 mL de água pura. 
 
9. Foram preparados 100 mL de solução tampão hidrogenocitrato de sódio 
(Na2HCit, genericamente) 0,20 mol/L e citrato de sódio (Na3Cit, genericamente) 
0,15 mol/L. 
a) qual é o pH dessa solução tampão? 
b) quais são o pH e a variação de pH resultante da adição de 10 mL de HCl 0,1 
mol/L à solução tampão inicial? Compare com a variação de pH resultante da 
adição do HCl em 100mL de água pura. 
c) quais são o pH e a variação de pH resultante da adição de 10 mL de KOH 0,1 
mol/L à solução tampão inicial? Compare com a variação de pH resultante da 
adição do KOH em 100 mL de água pura. 
 
10. Deseja-se preparar uma solução tampão de pH = 7, a partir de ácido 
hipocloroso (HClO) e seu sal sódico. 
a) qual a massa de sal que deve ser misturada a 400 mL de ácido 1 mol/L para 
produzir este tampão? 
b) qual a variação de pH decorrente da adição de 100 mL de solução 0,5 mol/L de 
HCl a 400 mL do tampão? Compare com a variação de pH resultante da adição do 
HCl em 400 mL de água pura. 
c) qual a variação de pH decorrente da adição de 100 mL de solução 0,2 mol/L de 
NaOH a 400 mL do tampão? Compare com a variação de pH resultante da adição 
do NaOH em 400 mL de água pura. 
 
11. Precisa-se tamponar um meio reacional a um pH = 4,75. 
a) dentre os seguintes pares (ácido ou base + seu(s) sal(is)), escolha o mais 
adequado para preparar tal tampão: ácido arsênico, piridina, ácido cianídrico, 
ácido fosfórico, amônia, ácido fluorídrico e ácido fórmico. 
b) qual a relação entre as espécies que compõem este tampão, para se obter o pH 
desejado? 
c) se for necessário que esse tampão resista à adição de 10 mL de solução de 
HNO3 0,10 mol/L sem que o pH caia a menos de 4,70, qual deve ser a 
concentração mínima de cada espécie? 
d) se for necessário que esse tampão resista à adição de 10 mL de solução de 
KOH 0,10 mol/L sem que o pH se eleve a mais de 4,80, qual deve ser a 
concentração mínima de cada espécie? 
 
12. Uma reação deve ocorrer em um meio tamponado de pH 5,50. Para obter a 
solução tampão desejada, você tem a sua disposição as seguintes soluções: ácido 
succínico 1,0 mol/L, HCl 3,0 mol/L e NaOH 3,0 mol/L. 
a) quais soluções você utilizaria? 
b) qual a relação entre as concentrações das espécies que compõem esse 
tampão para que seja obtido o pH desejado? 
c) que volume de solução de HCl ou NaOH (a que você escolheu no item a) deve 
ser adicionado a 1,0 L de ácido succínico para obtero pH 5,50? 
d) calcule o valor do pH final da solução tampão se a ela forem adicionados 10 
milimols de KOH sólido. 
 
13. Precisa-se tamponar um meio reacional a um pH = 4,20. 
a) dentre os seguintes pares (ácido + seu sal ou base + seu sal), escolha o mais 
adequado para preparar tal tampão: ácido bórico, hidroxilamina, ácido benzóico, 
ácido fosfórico, amônia e ácido fluorídrico. 
b) qual a relação entre as concentrações das espécies que compõem esse 
tampão, para se obter o pH desejado? 
c) se for necessário que 1 litro desse tampão resista à adição de 10 milimols de 
HNO3 sem que o pH caia a menos de 4,10, qual deve ser a concentração mínima 
de cada espécie? 
 
14. Precisa-se tamponar um meio reacional a um pH = 4,00. 
a) consultando a tabela de constantes de ionização de ácidos e bases fracos, 
selecione o par conjugado (ácido fraco + seu sal ou base fraca + seu sal) mais 
adequado para preparar o melhor tampão com este pH, dentre as seguintes 
espécies: ácido acético, ácido bórico, ácido fluorídrico, ácido tartárico e 
etilenodiamina. 
b) qual deve ser a relação necessária entre as concentrações das espécies que 
compõem esse tampão para se obter o pH desejado? 
c) qual deve ser a concentração mínima de cada espécie, se for necessário que 1 
litro desse tampão resista à adição de 10 milimols de KOH sem que o pH se eleve 
a mais de 4,10? 
 
15. Precisa-se tamponar um meio reacional a um pH = 9,00. 
a) consultando a tabela de constantes de ionização de ácidos e bases fracos, 
selecione o par conjugado (ácido fraco + seu sal ou base fraca + seu sal) mais 
adequado para preparar o melhor tampão com este pH que resista a variações de 
temperatura, dentre as seguintes espécies: ácido bórico, ácido cianídrico, amônia. 
b) qual deve ser a relação necessária entre as concentrações das espécies que 
compõem esse tampão para se obter o pH desejado? 
c) qual deve ser a concentração mínima de cada espécie, se for necessário que 1 
litro desse tampão resista à adição de 10 milimols de HNO3 sem que o pH caia a 
menos de 8,90? 
 
*: alfa-valores: assunto não abordado na QUI01004 nesse semestre devido a 
restrições de cronograma.