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Unidades 01
Solublidade e Solução
Solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. Uma solução, deve-se ter pelo menos dois componentes: o soluto e o solvente. O soluto é a substância que se dissolve e o solvente é a substância que causa a dissolução do soluto. Como a água dissolve muitas substâncias, orgânica e inorgânica é conhecida como solvente universal. Exemplo: Sal de cozinha (soluto) + água (solvente) = solução salina e aquosa
Regras de solubilidade
- Uma substância polar tende a se dissolver em um solvente polar e uma substância apolar tende a se dissolver em um solvente apolar.
- A solubilidade de uma substância em um solvente está relacionada com a temperatura em que ocorre a dissolução.
Coeficiente de solubilidade (CS) ou grau de solubilidade é à quantidade máxima necessária de um soluto, em gramas, para saturar 100 gramas de um solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão. Desta forma podemos obter três tipos de soluções:
Solução insaturada :Contém menos soluto do que o do CS (solução estável). Solução saturada: tem exatamente a quantidade do soluto estabelecido pelo CS (solução estável). Solução em equilíbrio com corpo de chão, necessariamente é uma solução saturada.
- corpo de chão ou de fundo é a quantidade em excesso do soluto, maior que o CS, que não pode se manter dissolvido em equilíbrio. Solução supersaturada: Contêm mais soluto do que o estabelecido pelo CS (solução instável). Este tipo de solução é obtido por procedimentos especiais em laboratório. Mas existem os naturais como por exemplo o mel e as geleias.
A representação gráfica de uma solubilidade em diferentes temperatura e/ou pressão, é a chamada Curva de solubilidade.
A Curva de Solubilidade é útil para analisar o comportamento da solubilidade com a variação de temperatura. Os pontos que se encontram exatamente sobre a curva são de uma solução saturada. Qualquer ponto acima da curva representa uma solução supersaturada e qualquer ponto abaixo da curva, representa uma solução insaturada.
Exercícios
Uma solução saturada de NH 4 Cl foi preparada a 80°C usando-se 200g de água. Posteriormente, esta solução sofre um resfriamento sob agitação até atingir 40°C. Determine a massa de sal depositada neste processo. A solubilidade do NH 4 Cl varia com a temperatura, conforme mostrado no gráfico abaixo.
A solubilidade do oxalato de cálcio a 20°C é de 33,0 g por 100 g de água. Qual a massa, em gramas, de CaC 2 O 4 depositada no fundo do recipiente quando 100 g de CaC 2 O 4 (s) são adicionados em 200 g de água a 20°C?
Observe o gráfico a seguir e responda às questões que se seguem.
supersatur ada
insaturação
saturada →
a) Qual a menor quantidade de água necessária para dissolver completamente, a 60°C, 120g de B? b) Qual a massa de A necessária para preparar, a 0°C, com 100g de água, uma solução saturada (I) e outra solução insaturada (II)?
O gráfico a seguir mostra as curvas de solubilidade em água, em função da temperatura, dos sais nitrato de potássio (KNO 3 ) e sulfato de manganês (MnSO 4 ).
Com base neste gráfico, discuta se as afirmações a e b são verdadeiras ou falsas. a) O processo de dissolução dos dois sais é endotérmico. b) 100 mL de solução saturada a 56°C contêm aproximadamente 10g de KNO 3.
Uma solução saturada KNO 3 constituída, além do sal, por 100g de água, está à temperatura de 70°C.
Essa solução é resfriada a 40°C, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Calcule: a) a massa do sal que precipitou. b) a massa do sal que permaneceu em solução.
A 10°C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20,0g/100g H 2 O. Uma solução contendo 18,0g de nitrato de potássio em 50,0g de água a 25°C é resfriada a 10°C. Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água? a) 1, b) 5, c) 9, d) 10, e) 18,
A curva de solubilidade de um sal hipotético é:
A quantidade de água necessária para dissolver 30 gramas do sal a 35°C será, em gramas: a) 45 b) 60 c) 75 d) 90 e) 105
O processo Solvay de obtenção do Na 2 CO 3 , matéria-prima importante na fabricação do vidro, envolve os reagentes CO 2 , NH 3 e solução saturada de NaCl. Na solução final encontram-se os íons: NH4+(aq), Na+(aq), Cl-(aq) e HCO 3 - (aq). Analisando, no gráfico apresentado, as curvas de solubilidade em função da temperatura,
Dados Massa atômica (g/mol): K = 39,10; Br = 79,
Baseando nas informações apresentadas na figura é ERRADO afirmar que: a) a dissolução do KBr em água é um processo endotérmico. b) a 30°C, a concentração de uma solução aquosa saturada em KBr é de aproximadamente 6mol/L. c) misturas correspondentes a pontos situados na região I da figura são bifásicas. d) misturas correspondentes a pontos situados na região II da figura são monofásicas. e) misturas correspondentes a pontos situados sobre a curva são saturadas em KBr.
As curvas de solubilidade das substâncias KNO 3 e Ca(OH) 2 (em gramas da substância em 100 g de água) em função da temperatura são mostradas a seguir. A partir desses dados, analise as alternativas a seguir e assinale a que NÃO apresenta uma afirmativa correta.
a) Quando se adicionam 10,0 g de KNO 3 em 12,0g de água a 56 °C, se obtém uma solução insaturada. b) Observa-se a formação de corpo de fundo quando uma solução formada por 25 g de KNO 3 e 50 g de água a 40 °C é resfriada a 30 °C. c) A solubilidade do nitrato de potássio aumenta com a temperatura, enquanto a do hidróxido de cálcio diminui. d) Duas substâncias puras podem apresentar a mesma curva de solubilidade. e) O hidróxido de cálcio é muito menos solúvel que o nitrato de potássio em toda faixa de temperatura estudada.
Considere o gráfico, representativo da curva de solubilidade do ácido bórico (H 3 BO 3 ) em água
Adicionando-se 200g de H 3 BO 3 em 1,00kg de água, a 20°C, quantos gramas do ácido restam na fase sólida? a) 50, b) 75, c) 100 d) 150 e) 175
O diagrama representa curvas de solubilidade de alguns sais em água.
Com relação ao diagrama anterior, é possível afirmar que: a) O NaCl é insolúvel em água. b) O KClO 3 é mais solúvel do que o NaCl à temperatura ambiente. c) A substância mais solúvel em água, a uma temperatura de 10°C, é CaCl 2. d) O KCl e o NaCl apresentam sempre a mesma solubilidade. e) A 25°C, a solubilidade do CaCl 2 e a do NaNO 3 são praticamente iguais.
O gráfico a seguir representa as curvas de solubilidade de várias substâncias.
Com relação ao gráfico anterior, assinale a afirmativa INCORRETA: a) KNO 3 é mais solúvel do que o Pb(NO 3 ) 2 em água, a qualquer temperatura. b) A temperatura pouco afeta a solubilidade do NaCl. c) A substância que apresenta a maior aumento de solubilidade com o aumento de temperatura é o KNO 3.
d) À temperatura ambiente, a substância menos solúvel é o MgCl 2. e) A 40°C, a solubilidade do KCl e a do NaCl são iguais.
O gráfico a seguir refere-se à solubilidade (em g de soluto/100g de água) de determinado sal em diferentes temperaturas (°C).
Se, a 40°C forem acrescentados 20,0g do sal em 200g de água, e deixada a mistura em repouso sob temperatura constante obter-se-á: I. solução saturada II. corpo de fundo III. solução diluída Dessas afirmações: a) apenas I é correta. b) apenas II é correta. c) apenas III é correta. d) I, II e III são corretas. e) I, II e III são INCORRETAS.
Ao se adicionar cloreto de amônio a uma certa quantidade de água a 25°C, observa-se um resfriamento na solução. Com base nessa informação, pode-se afirmar: a) O processo é exotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl aumenta com o aumento da temperatura. b) O processo é endotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl aumenta com o aumento da temperatura. c) O processo é exotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl diminui com o aumento da temperatura. d) O processo é endotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl diminui com o aumento da temperatura. e) O processo é endotérmico e a solubilidade do NH 4 Cl independe da temperatura.
Unidade 02
Formas de expressar uma solução, ou
misturas de soluções
Concentração comum. C = massa do soluto (g) C = m 1 = g/L Volume da solução (L) V
Concentração Molar ou Molaridade ou por Quantidade de matéria. Μ =no^ de mols da solução M = n 1 = mol/L Volume da solução (L) V
O Número de mols, ou quantidade de matéria. n = massa n 1 = m 1 = mol massa molar M 1
Unindo-se as duas últimas fórmulas : M = m 1 mol/L, molar MM 1. V
Densidade de uma solução (d) d = massa da solução d = m g/cm^3 volume da solução V
Porcentagem em massa - Título
= massa do soluto = m 1. 100 %
massa da solução m
Fórmulas gerais
C = . d
C = . d = M.MM 1
C = M. M 1
Diluição de misturas C 1 V 1 = C 2 V 2 M 1 V 1 = M 2 V 2
Mistura de soluções (como mesmos solutos) C 1 V 1 + C 2 V 2 = C 3 V 3 M 1 V 1 + M 2 V 2 = M 3 V 3
Mistura de soluções (com solutos diferentes sem reação) C 1 V 1 = C 3 V 3 C 2 V 2 = C 3 V 3 M 1 V 1 = M 3 V 3 M 2 V 2 = M 3 V 3
Mistura de soluções molares (solutos diferentes com reação) na = Ma.Va nb = Mb.Vb
Exercícios
Uma solução contém 30%, em massa, de soluto. Sabendo que a quantidade de solvente é de 56 g, determine a massa dessa solução.
São dissolvidos 45g de hidróxido de sódio em água. Calcule a massa de água, sabendo que o soluto corresponde a 15%, em massa, da solução.
Prepara-se uma solução dissolvendo-se 8g de sacarose em 192g de água. Qual é o título dessa solução?
Uma solução apresenta massa de 30g e ocupa um volume de 40cm^3. Qual é a sua densidade em g/L?
A massa de uma solução é de 86,4g. Calcule o volume, em litros, dessa solução, que apresenta uma densidade de 2,7 g/cm^3
São dissolvidos 8 g de sacarose em água suficiente para 500 cm^3 de solução. Qual é a concentração comum dessa solução em g/l?
São dissolvidos 19,6g de H 2 SO 4 em água suficiente para 800cm^3 de solução. Qual é a molaridade dessa solução? Dados : H 2 SO 4 = 98 g/mol
Temos 400 mL de uma solução 0,15M de NaOH. Determine a massa de NaOH nessa solução e a concentração em g/L. Dados : NaOH = 40 g/mol
Calcule o volume de uma solução aquosa de NaOH 0,8M, sabendo que ela contém 32g de NaOH. Dados : NaOH = 40 g/mol
Calcule a concentração em g/L de uma solução de 1,5g/mL de densidade, sabendo que ela contém 25g de sulfato de amônio dissolvidos em 275g de água.
Qual a concentração molar de uma solução que, num volume de 600cm^3 , contém 0,15 mol de moléculas do soluto?
Uma solução aquosa, de 1,23g/cm^3 de densidade, apresenta 20% em massa de sulfato
de magnésio heptaidratado (MgSO 4 • 7H 2 O).
Determine a sua molaridade e sua concentração em g/L. Dados : MgSO 4 .7 H 2 O = 246 g/mol
Qual a massa contida em 200 mL de uma solução de H 2 SO 4 cuja densidade é de 1395,3 g/L e o título percentual é 50%?
São dissolvidos 50g de um sal em 200g de água, originando uma solução cuja densidade é de 1,2g/cm^3. Determine a concentração em mg/L.
Calcular a molaridade de uma solução aquosa de NaOH a 20% em massa, que possua densidade de 1,2 g/cm^3. Dados : NaOH = 40 g/mol
Uma solução de ácido sulfúrico possui 15% em massa de H 2 SO 4 , e sua densidade é de 1,1 g/cm^3. Determinar a concentração em g/l e em mol/l. Dados : H 2 SO 4 = 98 g/mol
Considere 40 mL de uma solução 0,5 M de NaCl. Que volume de água, em mL, que deve ser adicionado para que a sua concentração caia para 0,2 M?
Qual a quantidade de água, em litros, necessária para se diluir 1,0 litro de uma solução de concentração 3mol/L para 0,5 mol/L?
Adicionando-se 75 ml de água a 25 mL de uma solução 0,20 M de cloreto de sódio, obtém-se uma solução de que concentração?
Temos uma solução de ácido clorídrico que apresenta 20% em massa de soluto e densidade de 1,1 g/mL. Que volume dessa solução deve ser diluído para formar 150 mL de uma solução que contenha 8% em massa de soluto e que tenha densidade de 1,05 g/mL?
100 mL de uma solução de CaCl 2 de 0,03 g/mL de concentração são misturados com 200 mL de outra solução de CaCl 2 , resultando uma solução de 0,04 g/mL de concentração. Calcule a concentração de 200 mL.
30 cm^3 de solução 0,1 M de HNO 3 foram adicionados a 20 cm^3 de solução 0,2 M do mesmo ácido. Calcule a molaridade da solução resultante.
500 mL de uma solução 0,4 M de NaCl são misturados com 300 mL de uma solução 0,8 M de KCl. Calcule a concentração molar da solução resultante em relação a cada um dos sais e em relação aos respectivos íons.
Temos 750 mL de uma solução 1,0 M de Na 2 SO 4 e 250 mL de uma solução 1,0 M de NaCl. Calcule as concentrações molares em relação aos sais e
graus Gay Lussac - °GL) indica a percentagem de álcool em volume que a mistura contém. Considerando que a vodca comercial tem graduação igual a 37,5 °GL, responda às questões a seguir. Calcule a concentração em quantidade de matéria (mol L-1) de álcool etílico em uma solução aquosa com 37,5 % em volume do álcool, sabendo que a densidade do álcool etílico é igual a 0,80 g mL-1. Escreva a fórmula estrutural do álcool etílico e o seu nome, segundo a nomenclatura oficial da IUPAC. Escreva a fórmula estrutural do isômero funcional do álcool etílico. Escreva a equação da combustão completa do etanol, balanceada corretamente.
Leia a tira e os textos 1 e 2 apresentados a seguir e responda ao que se pede.
TEXTO 1
As bebidas fermentadas têm teor alcoólico menor que as destiladas: na cerveja, por exemplo, considera-se 4°GL, aproximadamente. Nas bebidas destiladas, o teor alcoólico é mais elevado; o uísque, por exemplo, é de, aproximadamente, 45°GL.
TEXTO 2
Os álcoois também se queimam como normalmente acontece com as substâncias orgânicas, dando CO 2 , CO ou C, conforme a quantidade de oxigênio disponível.
a) Considerando os valores dos teores alcoólicos contidos no texto 1, suponha que dois amigos resolvam ir a uma boate. Um deles tomou cerveja e o outro, uísque. Nessa situação, calcule a
quantidade em volume de cerveja que o indivíduo que ingeriu essa bebida precisaria tomar para alcançar o percentual de álcool presente em 200 mL de uísque ingerido pelo seu amigo. Dados: A graduação alcoólica é expressa em °GL e indica a porcentagem em volume na bebida. Exemplo: no uísque, 45°GL significa que 45 % do volume é de álcool.
b) No texto 2, observa-se que, na combustão do etanol, vários produtos podem ser obtidos. Sendo assim, escreva a equação balanceada da reação de combustão completa desse álcool.
Em um laboratório existem três frascos, como representados a seguir:
Sobre o conteúdo desses frascos, sabe-se que:
- O frasco A contém uma solução que conduz corrente elétrica.
- O frasco B contém uma solução cuja concentração é de 0,55 mol L-
- O frasco C contém uma solução que apresenta espécies dissociadas.
- Os frascos contêm 50 g de soluto, cada.
- Os frascos podem conter, como soluto, glicose ou cloreto de sódio.
- Os frascos contêm água, como solvente, em uma quantidade suficiente para completar o volume especificado no rótulo. Quais os solutos e as suas concentrações em cada frasco? Justifique sua resposta.
Com relação a soluções salinas, responda os itens a e b. a) Juntam-se em um recipiente 100 mL de solução aquosa de ácido sulfúrico 0,2 mol L- com 100 mL de solução aquosa 0,4 mol L-1^ de hidróxido de potássio. Ao completar a reação, tem-se a formação de uma solução salina. Escreva a equação balanceada que representa
a reação entre os dois compostos e calcule a concentração (em mol L-1) da solução salina formada.
b) Calcule a concentração em mol L-1^ de uma solução salina de sulfato de sódio (Na 2 SO 4 ) que contenha 10,65 g desse sal em 500 mL de solução.
Dado: MM Na 2 SO 4 = 142 g/mol.
A eletrólise de soluções concentradas de cloreto de sódio (salmoura) produz cloro gasoso no eletrodo E1, gás hidrogênio e hidróxido de sódio em solução no eletrodo E2, restando uma solução diluída de NaCl cuja concentração é de 50 g/L, que é removida da célula eletrolítica. O esquema a seguir representa uma célula eletrolítica de membrana.
Calcule o volume de água, em litros, que deve ser removido de 1000 L da solução de NaCl a 50 g/L para que ela atinja a concentração de 250 g/L e possa ser reaproveitada no processo. Para efeito de cálculo, despreze a variação de densidade das soluções salinas.
Quando se dissolve um comprimido efervescente contendo 1g de vitamina C em um copo de água, obtêm-se cerca de 200mL de uma solução aquosa na qual a concentração em mol L-1^ de vitamina C é igual a: Dado: massa molar da vitamina C = 1,8 × 10^2 g mol-^1
a) 2,8 × 10-2. b) 5,0 × 10-2. c) 1,8 × 10-2. d) 2,0 × 10- e) 5,0 × 10-
O volume de solução aquosa de ácido sulfúrico 1,0 mol L-1^ necessário para neutralizar completamente 0,2 L de uma solução aquosa de hidróxido de potássio de a1,0 mol.L-1^ será: H 2 SO 4 (aq) + 2 KOH(aq) K 2 SO 4 (aq) + H 2 O(l) a) 0,2 L. b) 0,4 L. c) 100 mL. d) 200 dm^3. e) nenhuma das alternativas.
A 100 mL de uma solução aquosa 1,0 x 10-1^ mol L-1^ de HCl são misturados com 150 mL de solução aquosa 2,0 x 10-2^ mol L-1^ de Pb(NO 3 ) 2 que reagem a seguir: 2HCl(aq) + Pb(NO 3 ) 2 (aq) PbCl 2 (s) + 2HNO 3 (aq)
Assinale a alternativa que indica, com maior aproximação, a quantidade máxima de PbCl 2 que pode ser obtida na reação. a) 0,06 g b) 0,41 g c) 0,83 g d) 1,6 g e) 2,6 g
Considere a reação de 100 mL de uma solução aquosa 1,0 × 10-1^ mol L-1^ de H 2 SO 4 com 200 mL de solução aquosa 2,0 × 10-2^ mol L-1^ de Ca(OH) 2 , segundo a equação: H 2 SO 4 (aq) + Ca(OH) 2 (aq) CaSO 4 (s) + 2H 2 O(l)
Assinale a alternativa que indica, com maior aproximação, a quantidade máxima de CaSO 4 , que pode ser obtida nessa reação. a) 0,002 mol b) 0,004 mol c) 0,006 mol d) 0,01 mol e) 0,08 mol
Para o preparo de 500 mL da solução a ser colocada nos pratos, a massa de hipoclorito de sódio necessária é, em gramas, aproximadamente igual a:
- (Ufc 2007) Em um balão volumétrico, foram colocados 6 g de hidróxido de sódio impuro e água destilada até completar um volume de 250 mL. Para a neutralização completa de 50 mL desta solução, foram necessários 60 mL de H 2 SO 4 0,1 mol.L-1. Sabendo que as impurezas existentes são inertes na presença de H 2 SO 4 , o percentual de pureza do hidróxido de sódio utilizado é igual a:
(Ufrs 2006) O volume, em mililitros, de uma solução de 0,5 mol/L de AgNO 3 necessário para preparar 200 mililitros de uma solução 0,1 mol/L desse sal é igual a:
(Ufrs 2006) Misturando-se 250 mL de solução 0,600 mol/L de KCl com 750 mL de solução 0,200 mol/L de BaCl 2 , obtém-se uma solução cuja concentração de íon cloreto, em mol/L, é igual a:
- (Unesp 2007) Com o objetivo de diminuir a incidência de cáries na população, em muitas cidades adiciona-se fluoreto de sódio à água distribuída pelas estações de tratamento, de modo a obter uma concentração de 2,0 × 10- mol. L-1. Com base neste valor e dadas as massas molares em g.mol-1: F = 19 e Na = 23, podemos dizer que a massa do sal contida em 500 mL desta solução é:
4,2 × 10-1^ g. 8,4 × 10-1^ g. 4,2 × 10-4^ g. 6,1 × 10-4^ g. 8,4 × 10-4^ g.
- (Unifesp 2007) A contaminação de águas e solos por metais pesados tem recebido grande atenção dos ambientalistas, devido à toxicidade desses metais ao meio aquático, às plantas, aos animais e à vida humana. Dentre os metais pesados há o chumbo, que é um elemento relativamente abundante na crosta terrestre, tendo uma concentração ao redor de 20 ppm (partes por milhão). Uma amostra de 100 g da crosta terrestre contém um valor médio, em mg de chumbo, igual a:
Gabarito dos exercícios Unidade 01
- a) 300g H 2 O b) Para a solução saturada, a 0°C, 100g de água dissolve, no máximo, 10g de A. Para a solução insaturada, a 0°C, 100g de água dissolve uma massa de A inferior a 10g.
- a) Falsa. O aumento da temperatura favorece a solubilidade do KNO3. O processo é, portanto, endotérmico, ou seja, absorve calor. A solubilidade do MnSO4 cai com o aumento da temperatura. Isso indica que o processo de dissolução é exotérmico, isto é, libera calor. b) Verdadeira. Pelo gráfico observa-se que, a 56°C, existem aproximadamente 10g de KNO em 100 mL de solução saturada.
- a) m = 80 g b) m = 60 g
- [D]
- [B]
- [B]
- [B]
- [D]
- [A]
- [D]
- [C]
- [D]
- [D]
- [E]
- [A]
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- [B]
- [E]
- [E]
Gabarito dos exercícios Unidade 02
m=80g e m 1 =24g m=300g e m 2 =255g τ=4% d=750 g/L V=0,032L C=16 g/L
M=0,25 M
m 1 =2,4 g
V=1 L
C=125 g/L M=0,25 M C=246 g/L e M=1 M m=138,53 g C=240000 mg/L
M=6 M
C=165 g/L e M=1,68 M 60 mL 5L 0,05 mol/L 57,3 mL 0,045 g/mL 0,14 M MNa+^ = 0,25 M ; MK+^ = 0,30 M ; MCl-^ = 0,55 M MSO42-^ = 0,75 M ; MNa+ = 1,75 M ; MCl- = 0,25 M MNaCl = 0,25 M ; MNa2SO4 = 0,75 M Msal = 0,06 M Mac = 0 M ; Mbase = 0,06 M ; Msal = 0,15 M MOH- = 0,06 M ; MSO42-^ = 0,15 M ; MNa+^ = 0,36 M
Mac = 0 M ; Mbase = 0,02 M ; Msal = 0,10 M MCa+ = 0,12 M ; MOH- = 0,04 M ; MCl- = 0,20 M 0,212 M 0,112 mol/L D A A B
Gabarito dos exercícios avançados
- A: solução 1. B: solução 2. CAVA + CBVB = CV 1,5VA + 0,5VB = 90 VA + VB = 100 VA = 100 - VB Então, 1,5(100 - VB) + 0,5VB = 90 VB = 60 mL VA = 100 - 60 = 40 mL.
Os volumes deverão ser de 40 mL e de 60 mL.
- a) 37,5 % v/v (vodca): 37,5 mL x d = m 37,5 x 0,80 = m
