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Soluções Química 1 CAPÍTULO I – SOLUÇÕES QUÍMICAS 1 Introdução Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. O mundo que nos rodeia é constituído por sistemas formados por mais de uma substância: as misturas. MISTURAS HOMOGÊNEAS: Apresentam apenas uma fase, ou seja, apresentam as mesmas características em todas as suas extensões. Podem ser consideradas como soluções. Dessa forma, são homogêneas e chamadas soluções as misturas que apresentam partículas de soluto (substância que participa em menor quantidade). Dependendo da quantidade de soluto em relação à quantidade de solvente (coeficiente de solubilidade), as soluções podem ser saturadas, insaturadas e supersaturadas. Saturadas: são aquelas que contêm a máxima quantidade de soluto dissolvida em um volume fixo de solvente. Insaturadas: o soluto está presente em quantidade menor em relação ao solvente Sobressaturadas: são obtidas em condições especiais, quando há excesso de soluto. 2 As concentrações das soluções Existem diferentes razões que podem ser estabelecidas entre as quantidades de soluto, solvente e solução. Tais razões são denominadas genericamente concentrações. As quantidades de soluto, solvente e solução podem ser expressas em massa (g, kg, etc), em volume (mL, cm 3 , L, etc) ou em número de moles (n=m/M). Os tipos mais comuns de concentração são: Concentração comum (C): determina a quantidade de massa de soluto (m1) em gramas por unidade de volume (V) de solução (L). Concentração molar ou molaridade (M): é a relação entre o número de moles do soluto (n1) e o volume (V), em litros, da solução. Soluções Química 2 Normalidade (N ou η): É a relação entre a equivalente-grama do soluto pelo volume da solução. A unidade é representada pela letra N (normal). Está em desuso, mas ainda pode ser encontrada em alguns rótulos nos laboratórios. O equivalente-grama pode ser dado por: Onde MM: Massa molar ; X: nº de electrões trocados ou valência dos iões Algumas relações entre normalidade, molaridade e massa: Onde M: concentração molar ou molaridade Concentração molal ou molalidade (W): É a relação entre o número de moles do soluto (n1) e a massa, em kg, do solvente. Título ou concentração em massa/massa (T): determina a quantidade de massa de soluto (m1) em uma determinada quantidade de massa de solução (m). Fração molar (X): É a relação entre o número de moles do soluto (n1) / solvente (n2) e o número de moles da solução (n). No caso do soluto Soluções Química 3 No caso do solvente 7.2.1 Relação entre as unidades de concentração e densidade 7.2.2 Relação entre concentrações e Título 7.2.3 Relação entre molaridade e concentração comum : Relação final 3 Diluição e mistura de soluções Diluir uma solução consiste em acrescentar solvente a uma solução previamente preparada, alterando a relação soluto/solvente. Considerando que a massa do soluto é a mesma, alterando apenas o volume da solução, podemos ter as seguintes fórmulas: Soluções Química 4 Nota: É importante considerar que em toda diluição a concentração final será sempre menor que a concentração inicial. Quando são misturadas duas soluções formadas pelo mesmo soluto e pelo mesmo solvente, observe que eles se comportam como se ocorresse uma diluição, sendo que a solução resultante ficará entre os valores das duas outras soluções. Exercícios do Capítulo 1º Qual a concentração de uma solução contendo 40g de cloreto de sódio dissolvidos em 250 mL de solução? R:160 2º Uma solução foi preparada adicionando-se 40g de hidróxido de sódio em água suficiente para produzir 200 mL de solução. Calcule a concentração comum dessa solução. R:200 3º Calcule a concentração comum de uma solução de nitrato de prata, sabendo que ela encerra 120g do sal em 600 cm 3 de solução. R:200 4º Determine a massa de ácido nítrico, em gramas, necessária para a preparação de 150 mL de uma solução de concentração 50g/L. R:7,5g 5º Calcule a concentração, em g/L, de uma solução aquosa de nitrato de sódio que contêm 30g de sal em 400 mL de solução. R:7,5 6º Qual a concentração, em g/L, da solução obtida ao se dissolverem 4g de cloreto de sódio em 50 cm 3 de solução? R:80 7º São dissolvidos 24g de sacarose em água suficiente para 500mL de solução. Qual é a concentração comum dessa solução? R:48 8º Calcule a concentração comum de uma solução que apresenta volume de 800mL e contém 80g de soluto. R:100 9º Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de cloreto de magnésio de concentração 8,0g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos? R:2 10º São dissolvidos 200g de cloreto de sódio em água suficiente para 2 litros de solução. Qual é a concentração comum dessa solução? R:100 11º 300g de açúcar foram adicionados a uma certa quantidade de água, obtendo-se uma solução 60g/L. Qual o volume dessa solução, em mL? R:5000 Soluções Química 5 12º A concentração comum de uma solução é de 20g/L. Determine o volume, em mL, dessa solução, sabendo que ela contém 75g de soluto. R:3750 13º O derramamento de óleo nos cursos d’água forma uma película que dificulta a absorção de oxigénio, o que provoca a destruição de algas e plâncton, prejudicando a alimentação dos peixes. De acordo com alguns órgãos ambientais, o limite máximo de óleo na água é de 30mg/L. Com base nesse parâmetro, quantos gramas de óleo poderão estar presentes em 1m 3 de água, sem comprometer o ecossistema? R:30 14º Determine a massa de NaOH, em gramas, dissolvido em água suficiente para 300mL de solução, cuja concentração comum é de 700g/L. R:210 15º Um frasco de laboratório contém 2,0 L de uma solução aquosa de NaCl. A massa do sal dissolvida na solução é de 120g. Que volume, em L, deve ser retirado da solução inicial para que se obtenham 30g de sal dissolvido? R:0,5 16º O oxalato de cálcio é encontrado nas folhas de espinafre, nas sementes do tomate, e é um dos constituintes das pedras formadas nos rins (cálculo renal). Uma amostra (alíquota) de 25 cm 3 de uma solução aquosa de oxalato de cálcio contém 0,2625g desse sal. Qual é a concentração comum de oxalato nessa solução? R:10,5 17º Calcular a percentagem, em massa, de uma solução formada, quando foram utilizados 40g de cloreto de sódio para serem dissolvidos em 60g de água. R: 40% 18º Uma solução aquosa de hidróxido de sódio é preparada, misturando-se 20g de soluto com 140g de solvente. Qual a percentagem, em massa, do soluto na solução? R: 12.5% 19º Quantos gramas de água são necessários, a fim de preparar uma solução a 20% em peso, usando 80g de soluto? R: 320g 20º Tem-se um frasco de soro glicosado, a 5% (solução aquosa de 5% em massa de glicose). Para preparar 1 kg desse soro, quantos gramas de glicose devem ser dissolvidos em água? R: 50g 21º Uma solução de um dado soluto foi preparada a partir de 160g de água. Se o título da solução é 0,2, calcule a massa do soluto. R: 40g 22º A análise revelou que um vinho contém 48 mL de álcool em cada caneca de 300 mL. Qual o título em volume desse vinho? E em percentagem? R: 0,16 e 16% 22º Quantos litros de solução de cloreto de sódio a 0,2M podem ser preparados a partir de 468g de cloreto de sódio? R: 40L 23º Qual a quantidade de soluto, em gramas, presente em 100mL de uma solução 1M de HCl? R: 3,65g 24º Qual a concentração molar da glicose (C6H12O6) numa solução aquosa que contém 9g de soluto em 500mL de solução? R: 0,1M Soluções Química 6 25º Qual a concentração molar de uma solução aquosa de ácido sulfúrico, sabendo- se que foram dissolvidos 49g do ácido em 2L de solução?R: 0,25M 26º Qual a molaridade de uma solução aquosa contendo 36,5g de ácido clorídrico (HCl) dissolvidos em água até completar 2L de solução? R:0,5M 27º Para preparar uma solução de concentração 0,2 mol/L, usando 15g de iodeto de sódio (NaI), qual deverá ser o volume dessa solução, em litros? R: 0,5L 28º Ao dissolver 5,85g de cloreto de sódio em água suficiente para 0,5L de solução, calcule a concentração molar dessa solução? R: 0,2M 29º No preparo de uma solução alvejante de tinturaria, 521,5g de hipoclorito de sódio (NaClO) são dissolvidos em água suficiente para 10L de solução. Qual é a concentração molar da solução obtida? R: 0,7 30º Dissolveram-se 2,48g de tiossulfato de sódio penta-hidratado (Na2S2O3.5H2O) em água suficiente para se obter 100cm 3 de solução. Qual a molaridade dessa solução? R: 0,1M 31º O rótulo de uma garrafa de água mineral, distribuída para consumo, informa que ela contém, principalmente, 696,35 mg/L de bicarbonato de sódio (NaHCO3), além de outros componentes. Qual a concentração molar de bicarbonato de sódio? R: 0,008M 32º Qual a molaridade de uma solução aquosa de etanol (C2H6O), de concentração igual a 9,2g/L? R: 0,2M 33º Em um laboratório, tem-se um frasco com o seguinte rótulo: NaOH 5M. Que volume dessa solução, em mL, contém massa igual a 20g de NaOH? R: 100mL 34º Calcular as fracções molares do soluto e do solvente em uma solução que contém 117g de cloreto de sódio dissolvidos em 324g de água. R: 0,1 e 0,9 35º Qual a fracção molar do soluto e do solvente de uma solução preparada tomando-se 3 mol de glicose e 97 mol de água? R: 0,03 e 0,97 36º Qual a fracção molar do componente B numa mistura contendo 4g de A (M=20g/mol) e 8,4g de B (M=28g/mol)? R: 0,6 37º Uma solução contém 18g de glicose (C6H12O6), 24,0g de ácido acético (C2H4O2) e 81,0g de água. Qual a fracção molar do ácido acético na solução? R: 0,08 38º Uma solução aquosa de NaCl apresenta 11,7% em peso de soluto. Determine as fracções molares do soluto e do solvente nessa solução. R: 0,0392 e 0,9608 39º Determine as fracções molares do soluto e do solvente numa solução que foi preparada dissolvendo-se 98g de ácido sulfúrico em 162g de água. R: 0,1 e 0,9 Soluções Química 7 40º Calcular a molalidade da solução formada utilizando-se 171g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 400g de água. R: 1,25 41º Determinar a massa de água, em gramas, que deve ser utilizada para dissolver 0,2 mol de cloreto de sódio e originar uma solução 0,4 molal. R: 500g 42º Qual a molalidade de uma solução que contém 100g de brometo de cálcio – CaBr2 – em 250g de água? R: 2 43º Uma solução 0,2 molal de glicose foi preparada utilizando-se 500g de água. Qual a massa de glicose presente nessa solução? R: 18g 44º Quando 39,2g de ácido sulfúrico são dissolvidos em 200mL de água, obtém-se uma solução de volume igual a 220 mL. Qual a molalidade e a molaridade dessa solução?R: 2W e 1,8M 45º Uma solução de ácido clorídrico, de densidade 1,2 kg/L, contém 40% em massa, de HCl. Qual a massa de água, em gramas, existente em 1L de solução do ácido, nessa concentração? R:720g 46º A solução aquosa de NaOH (soda cáustica) é um produto químico muito utilizado. Uma determinada indústria necessitou usar uma solução com 20% em massa de hidróxido de sódio, que apresenta uma densidade de 1,2 kg/L. Qual a molaridade da solução? R: 6M 47º O soro caseiro, recomendado para evitar a desidratação infantil, consiste em uma solução aquosa de cloreto de sódio (3,5 g/L) e de sacarose (11 g/L). Qual a concentração molar do cloreto de sódio nessa solução? R: 0,06M 48º Num refrigerante do tipo “cola”, foi feita uma análise química que determinou uma concentração de iões fosfato (PO4 -3 ) igual a 0,15 g/L. Qual a concentração de iões fosfato, em mol por litro, nesse refrigerante? R: 1,57x10 -3 M 47º Num exame laboratorial, foi recolhida uma amostra de sangue, sendo o plasma separado dos eritrócitos, ou seja, deles isolado antes que qualquer modificação fosse feita na concentração de gás carbónico. Qual a concentração em g/L, sabendo-se que a concentração de CO2, neste plasma, foi de 0,025 mol/L? R: 1,1 48º Considerando que o conteúdo de ácido acético existente no vinagre é de aproximadamente 3% em peso e que a densidade do vinagre é 1 g/mL, qual a molaridade do ácido acético existente em um litro de vinagre? R: 0,5M 49º A uma amostra de 100 mL de hidróxido de sódio 20g/L foi adicionada água suficiente para completar 500 mL. Qual a concentração, em g/L, dessa nova solução? R: 4 g/L 50º Qual o volume, em mL, de uma solução de ácido sulfúrico 15 mol/L necessário para preparar 500 mL de uma solução aquosa de ácido sulfúrico de concentração 3 M? R:100 mL Soluções Química 8 51º Qual a molaridade de uma solução de hidróxido de sódio, que foi obtida adicionando-se 80 mL de água a 20 mL de outra solução de concentração 0,1M? R: 0,02M 52º Preparam-se 100 mL de uma solução contendo 1 mol de cloreto de potássio (KCl). Tomaram-se, então, 50 mL dessa solução e juntaram-se 450 mL de água. Qual a molaridade da solução final? R: 1M 53º Uma solução de hidróxido de potássio (KOH) foi preparada dissolvendo-se 16,8g da base em água suficiente para 200 mL de solução. Dessa solução, qual o volume que deve ser diluído a 300 mL, para que a molaridade seja 1 /3 da solução original? R: 100 mL 54º Qual o volume de água, em mL, que deve ser adicionado a 80 mL de solução aquosa 0,1M de uréia, para que a solução resultante seja 0,08M? R: 20 55º Em 300 mL de uma solução de cloreto de sódio 0,2M, foi adicionada água suficiente para fazer um litro de solução. Qual a molaridade da solução final? R: 0,06M 56º Duas amostras de soluções aquosas de hidróxido de sódio – uma de volume 200 mL e 0,15M e outra de volume 0,1L e 0,030M – foram misturadas. Qual a molaridade da solução final? R:0,2M 57º 500 mL de uma solução 1M de ácido sulfúrico e 1500 mL de uma outra solução 2M do mesmo ácido foram misturados e o volume final foi completado a 2,5L pela adição de água. Qual a molaridade da solução resultante? R: 1,4M 58º Qual o volume, em mL, de uma solução de hidróxido de sódio 1,5M, que deve ser misturada a 300 mL de uma solução 2M da mesma base, a fim de torná-la solução 1,8M? R: 200 mL 59º 300 mL de solução de hidróxido de amônio, com concentração 3 g/L, foram misturados com 200 mL de outra solução de mesma base, de concentração desconhecida. Após a mistura, foi obtida uma solução final contendo 4 g/L. Indique, respectivamente, quantos gramas de soluto há na primeira solução e qual o valor da concentração desconhecida? R: 0,9g e 2,22 g/L 60º Qual a molaridade de uma solução de hidróxido de sódio formado pela mistura de 60 mL de solução a 5M com 300 mL de solução a 2M? R: 2,5M 61º Qual deve ser a massa de solução de hidróxido de sódio cujo título é igual a 0,12, que deve ser adicionada a 200g de outra solução de NaOH, de título igual a 0,20, para que seja obtida uma solução de NaOH de título igual a 0,18? R: 66,66g