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123 5. Um laboratorista precisa preparar 1,1 kg de solução aquosa saturada de um sal de dissolução exotérmica, utilizando como soluto um dos três sais disponíveis em seu laboratório: X, Y e Z. A temperatura final da solução deverá ser igual a 20 °C. Observe as curvas de solubilidade dos sais, em gramas de soluto por 100 g de água: A massa de soluto necessária, em gramas, para o preparo da solução equivale a: a. 100 b. 110 c. 300 d. 330 6. Os frascos a seguir contêm soluções saturadas de cloreto de potássio (KCl) em duas temperaturas diferentes. Na elaboração das soluções foram adicionados, em cada frasco, 400 mL de água e 200 g de KCl. a. Determine a temperatura da solução do frasco I. b. Sabendo que a temperatura do frasco II é 20 °C, calcule a quantidade de sal (KCl) depositado no fundo do frasco. Físico – Química - Soluções II - Unidades de concentração. Unidades de concentração Concentração comum (C) ou concentração em gramas por litro A concentração comum indica a quantidade em massa de soluto (m1) dissolvida em um volume-padrão de solução (V). A unidade-padrão da concentração comum é expressa em g/L, porém ela também pode ser expressa em outras unidades, como mg/mL; kg/m3; g/cm3 etc Densidade (d) A densidade de uma solução é a relação entre a massa total e o volume dessa solução. A unidade usual da densidade é g/mL ou g/cm3, podendo aparecer também como kg/m3, g/L etc. 1. 50 g de um sal foram dissolvidos em 170 mL de água, obtendo-se 200 mL de solução. Calcule a densidade dessa solução. Dado: d (H2O) = 1 g/mL 2. Determinar a massa de ácido sulfúrico (H2SO4) presente em 250 mL de uma solução, sabendo que a concentração deste ácido é de 80 g/L. 3. A concentração em g/L da solução obtida ao se dissolverem 4 g de cloreto de sódio em água originando 50 cm3 de solução é: a. 200 g/L b. 80 g/L c. 20 g/L d. 12,5 g/L e. 0,08 g/L Título em massa e título em volume Indica uma relação da massa do soluto (m1) pela massa da solução (m). Como o título em massa indica uma relação de massas, ele não possui unidades (é adimensional). O título em volume é uma relação entre o volume do soluto (v1) e o volume da solução (v). Geralmente, o título em volume é utilizado em misturas homogêneas entre dois líquidos ou entre dois gases. 4. Calcular o título em massa do NaCl, quando 80 g deste sal são adicionados a 120 g de H2O. http://www.elitemil.com.br/ 124 5. Se tivermos 20 g de H2SO4 em 100 g de água, qual é a porcentagem em massa da solução em relação ao soluto? E em relação ao solvente? 6. Determinar o título em massa de NaOH de uma solução preparada dissolvendo 50 g hidróxido de sódio em 450 g de água. Concentração em quantidade de matéria/ Molaridade A concentração em quantidade de matéria é uma das concentrações mais utilizadas na química. Ela relaciona a quantidade de soluto (n1) – em mols – com a quantidade de volume (V) da solução – em litros. Uma dada solução de NaOH possui uma concentração de 4,0 mol/L. Com relação a tal solução, responda: a. Quantos mols de NaOH estarão presentes em 250 mL dessa solução? b. Qual é a massa de NaOH existente em 2,5 L de solução? Dados: H = 1 u; O = 16 u; Na = 23 u 7. A lei n. 11.705, do Código de trânsito Brasileiro, conhecida como lei seca, institui que a quantidade máxima permitida de álcool no sangue de um indivíduo é igual a 0,2g/L de sangue. Considerando-se este álcool como o etanol C2H6O, conclui-se que a concentração, em mol/L, de etanol no sangue é aproximadamente igual a: Dado: Massa molar do C2H6O = 46g/mol. a. 2,3.10-3 b. 3.3.10-3 c. 4,3.10-3 d. 6,2.10-3 8. A concentração de íons fluoreto em água de uso doméstico é de 5,0.10-5mol/L. Se uma pessoa tomar 3,0 litros dessa água por dia, ao fim de um dia a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa terá ingerido será igual a: Dado: massa molar do fluoreto = 19g/mol. a. 0,9 b. 1,3 c. 2,85 d. 5,7 e. 15 9. Deseja-se preparar 500 mL de uma solução 2mol/L de hidróxido de sódio (NaOH). Determinar a massa de base necessária para preparar tal solução. Dados: H = 1 u; O = 16 u; Na = 23 u 10. O rótulo da embalagem de uma marca de leite integral comercializada na cidade de São Paulo apresenta a informação nutricional seguinte: 1 copo (200ml) contém 248mg de cálcio. A concentração de cálcio nesse leite integral, em mol/L é: Dado: Ca = 40u a. 3,1.10-1 b. 3,1.10-2 c. 8,2.10-2 d. 3,1.10-3 e. 8,2.10-3 Concentração molar de íons em solução A concentração em quantidade de matéria (mols) desses íons nas soluções depende do tipo e da concentração de soluto, por exemplo: Fração em quantidade de matéria (X) ou fração molar A fração molar (X) é a relação entre o número de mols de um constituinte (n1 ou n2) da solução pelo número de mols total da solução (n) Sendo: X1 = fração em quantidade de matéria (mols) de soluto. X2 = fração em quantidade de matéria (mols) de solvente. n1 = quantidade de matéria (mols) de soluto. n2 = quantidade de matéria (mols) de solvente. n (n1 + n2) = quantidade de matéria (mols) de solução. A soma das frações em quantidade de matéria do soluto e do solvente é igual a 1. X1 + X2 = 1 11. Certa solução foi preparada adicionando-se 2mol de NaBr em 8 mols de água. Determine a fração em quantidade de matéria do NaBr, nessa solução. n1 = 2mol de NaBr (número de mols do soluto) n = 2+8 = 10mol (número de mols da solução) X1 = 2mol/10mol X1 = 2𝑚𝑜𝑙 10𝑚𝑜𝑙 X1 = 0,2. 12. Adicionam-se 90 g de glicose, C6H12O6, a 81,0 g de água para formar uma solução. Determinar a fração molar da glicose nessa solução. Dados: H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u http://www.elitemil.com.br/ 125 13. Certa solução aquosa de cloreto de sódio possui uma fração molar do soluto igual a 0,2. Determinar a massa de NaCℓ nessa dispersão, sabendo que foram usados 90 g de água para preparar tal solução. Dados: H = 1 u; O = 16 u; Na = 23 u; Cℓ = 35,5 u Físico – Química - Soluções III - Diluição e Misturas Soluções III ppm Relações entre C, e, d, M Diluição de soluções Mistura de soluções - Do mesmo soluto - Soluto diferente Parte por milhão - ppm A divisão em partes por milhão indica quantas partes de soluto estão dissolvidas em um milhão de partes de solvente. Assim, quando falamos que a concentração de um dado soluto é de 1 ppm, queremos dizer que há 1 g de soluto em 1 000 000 g (ou 106 g) de solvente. 1 ppm corresponde a 1 mg de soluto para cada litro de solução. 1. Uma amostra coletada de um rio acusou uma concentração de 2,5 · 10–8 g/mL de Hg2+. Qual é a concentração de mercúrio nesse rio, expressa em ppm? (Considere a densidade da amostra de 1 g/mL.) 2. 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: a. 1 b. 2 c. 5 d. 10 e. 20 3. A concentração em g/L da solução obtida ao se dissolverem 4 g de cloreto de sódio em água originando 50 cm3 de solução é: a. 200 g/L b. 80 g/L c. 20 g/L d. 12,5 g/L e. 0,08 g/L Relações entre C, e, d, M É muito comum precisar transformar uma expressão de concentração de soluções em outras unidades. Existem várias maneiras de correlacionar essas concentrações; uma delas é a relação entre a concentração comum (C) e a concentração em quantidade de matéria (M). 4. A concentração do cloreto de sódio na água do maré, em média, de 2,95 g/L. Assim sendo, a concentração molar desse sal na água do mar é, aproximadamente, de: Dados: Na = 23; Cℓ = 35,5 a. 0,050 b. 0,295 c. 2,950 d. 5,000 e. 5,850 5. Determine a concentração em mol/L e em g/L de 30 g de ácido acético presente em cada 5 L de vinagre (H3CCOOH). Dado Massa molar do H H3CCOOH = 60 g/mol 6. Calcule a concentração molar de uma solução de ácido sulfúrico de densidade 1,2 g/mL e título 0,6. Dados: H = 1; O = 16; S = 32 7. Admita uma solução aquosa saturada de HCℓ com concentração percentual mássica de 36,5% e densidade igual a 1,2 g · mL–1. Calcule a concentração molar dessa solução, expressa em mol · L–1. Dados: H = 1 u; Cℓ = 35,5 u 8. Considere que uma “solução de bateria” típica apresente d = 1,3 g/mL e 38% em massa de H2SO4. Qual a concentração do ácido em gramas por litro? a. 0,494 http://www.elitemil.com.br/ 126 b. 4,94 c. 49,4 d. 494 e. 494,4 Diluição das soluções Diluir: diminuir concentração, adicionar solvente A concentração de uma solução é inversamente proporcional m1 = m2 9. Um laboratorista tem à sua disposição uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 2mol·L–1 e deseja preparar 500 mL de solução 1,5 mol · L–1. Para isso, deve utilizar uma alíquota da solução 2mol · L–1 e depois diluí-la até perfazer 500 mL de solução. Qual é a alíquota, em mL, que o laboratorista deverá utilizar para diluí-la? 10. Qual é o volume de água que se deve adicionar a 250 mL de solução (2mol/L de hidróxido de sódio), a fim de torná-la 0,5 mol/L? 11. Qual é o volume de solução aquosa de sulfato de sódio, Na2SO4, a 60 g/L, que deve ser diluído, por adição de água, para que se obtenha um volume de 750 mL de solução, a 40 g/L? Misturas de Soluções No processo de mistura, busca-se uma solução de concentração intermediária, por meio de duas soluções de mesmo soluto. Mesmo soluto m1 + m2 = m3 12. Misturam-se 150 mL de solução 0,2 mol/L de ácido sulfúrico com 450 mL de solução 0,6 mol/L do mesmo ácido. Qual a concentração final, em mol/L, da solução resultante dessa mistura? 13. Tem-se uma solução 0,4 mol/L de um ácido que se deseja transformar em solução 0,5 mol/L, pela mistura com uma solução 2mol/L do mesmo ácido. Calcular o volume de solução 2mol/L a ser utilizada para obter 200 mL de solução 0,5 mol/L. Misturas de Soluções Mistura de soluções com solutos diferentes Ao fazer uma mistura de soluções sem a ocorrência de reação química, a massa dos solutos permanece inalterada. Se misturarmos duas soluções com solutos diferentes, ocorrerá uma “diluição” dos solutos na solução final. Esta solução resultante possuirá dois solutos com concentrações menores, comparadas às soluções iniciais. 14. Em um laboratório, foi realizada a mistura de 200 mL de uma solução de NaOH de concentração 2,0mol/L com 300 mL de uma solução de NaCℓ de concentração 4,0mol/L. Com base nessa mistura, determine a concentração molar de NaOH e de NaCℓ na solução final. 15. Espcex-SP/Aman-RJ - Foram misturados 100 mL de solução aquosa 0,5 mol/L de sulfato de potássio (K2SO4) com 100mL de solução aquosa 0,4 mol/L de sulfato de alumínio (Aℓ2(SO4)3) admitindo-se a solubilidade total das espécies. A concentração em mol · L–1 dos íons sulfato SO42- presentes na solução final é: a. 0,28 mol · L–1 b. 0,36 mol · L–1 c. 0,40 mol · L–1 d. 0,63 mol · L–1 e. 0,85 mol · L–1 Físico – Química - Soluções IV - Análise Volumétrica – Titulação. Análise volumétrica ou volumetria É a determinação do volume de uma solução para encontrar a concentração de outra solução. Utilizamos certo volume de uma solução de concentração conhecida para determinar a concentração de outra solução. O volume da solução de concentração conhecida será determinado quando ela reagir completamente com a solução de concentração desconhecida, ou seja, as soluções envolvidas devem reagir entre si. As titulações são baseadas na reação entre o analito (titulado) e um reagente padrão (titulante), o qual possui concentração ou massa conhecida. A reação química é de estequiometria conhecida e reprodutível http://www.elitemil.com.br/