Gabarito Lista-4 - Aqui Tem Química
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Centro Universitário Anchieta Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência Prof. Vanderlei I. Paula 4a lista de exercícios 1) Qual o conceito de ácido pela teoria de Arrhenius? Dê um exemplo de ionização de um ácido. (Mahan, pg.110) Ácido é toda espécie que ioniza H+ em meio aquoso. HCl + H2O H3O+ 2) Qual o conceito de base pela teoria de Arrhenius? Dê um exemplo de dissociação de uma base. Base é toda espécie que dissocia OH- em meio aquoso. NaOH Na+ OH3) Monte as reações de neutralização (fórmulas) balanceadas entre os seguintes ácidos e bases. Dê o nome dos sais formados. (Atkins & Jones, pg. 108) a) ácido clorídrico + hidróxido de sódio cloreto de sódio + água HCl+ NaOH NaCl + H2O b) ácido fluorídrico + hidróxido de cálcio fluoreto de cálcio + água 2 HF + Ca(OH)2 CaF2 + 2 H2O c) ácido fosfórico + hidróxido de alumínio fosfato de alumínio + água H3PO4 + Al(OH)3 AlPO4 + 3 H2O d) ácido sulfúrico + hidróxido de ferro(II) sulfato de ferro(II) + água H2SO4 + Fe(OH)2 FeSO4 + 2 H2O e) ácido sulfuroso + hidróxido de lítio sulfito de lítio + água H2SO3 + 2 LiOH Li2 SO3 + 2 H2O f) ácido perclórico + hidróxido de magnésio perclorato de magnésio + água 2 HClO4 + Mg(OH)2 Mg(ClO4)2 + 2 H2O g) ácido nítrico + hidróxido de bário nitrato de bário + água 2 HNO3 + Ba(OH)2 Ba(NO3)2 + 2 H2O h) ácido carbônico + hidróxido de ferro(III) carbonato de ferro(III) + água 3 H2CO3 + 2 Fe(OH)3 Fe2(CO3)3 + 6 H2O i) ácido nitroso + hidróxido de cobre(II) nitrito de cobre(II) + água 2 HNO2 + Cu(OH)2 Cu(NO2)2 + 2 H2O 4) Monte as reações de neutralização total (balanceadas) entre os seguintes ácidos e bases: a) H2CO3 + 2 NaOH Na2CO3 + 2 H2O b) H2SO4 + 2 NaOH Na2 SO4 + 2 H2O c) 3 H2SO3 + 2 Al(OH)3 Al2(SO3)3 + 6 H2O d) H3PO3 +3 NaOH Na3PO3 + 3 H2O e) HNO3 + LiOH LiNO3 + H2O f) 2 HClO3 + Ca(OH)2 Ca(ClO3)2 + 2 H2O g) H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2 H2O h) 2 H3PO4 + 3 Fe(OH)2 Fe3(PO4)2 + 6 H2O i) 3 HCl + Fe(OH)3 FeCl3 + 3 H2O Centro Universitário Anchieta Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência Prof. Vanderlei I. Paula 4a lista de exercícios 5) O que são indicadores? Qual a constituição química da fenolftaleína. (Atkins & Jones, pg. 576) São compostos orgânicos, geralmente bases fracas de Brönsted-Lowry que aceitam H+ e consequentemente alteram a estrutura cromófora (absorvedora de determinado comprimento de onda) e assim alteram a energia absorvida pela luz, resultando em colorações diferenciadas. A fenolftaleína é um indicador de pH com a fórmula C20H14O4. Apresenta-se normalmente como um sólido em pó branco. É insolúvel em água e solúvel em etanol. 6) O que é pH? Descreva sua importância. (Russel, pg. 743) O pH é a medida logaritima de base 10 da concentração de hidrogênio ionizável (H+). Geralmente a medida é realizada por um instrumento chamado pHmetro, através de uma eletrodo de membrana seletiva a íons H +. A importância do pH é ter um valor rápido em escala da quantidade de ácido ou base em concentração em um meio químico. A aplicação do uso do pH é extremamente enorme. 7) Cite as características de compostos ácidos e básicos (organolépticas e reatividade). Compostos ácidos possuem sabor azedo, em água conduzem corrente elétrica, reagem com metais produzindo gás hidrogênio, reagem com bases formando sais e água. Bases possuem sabor adstringente (banana verde = “amarra a boca”) reagem rápidamente com gordura formando sais orgânicos (sabão) e água. 8) Defina ácido e base pela teoria de Brönsted-Lowry. Dê um exemplo. (Shriver & Atkins, pg. 133) Ácido é toda espécie que doa H+. Exemplo: HCl + H2O H3O+ + ClBase é toda espécie que recebe H+. No exemplo o HCl é ácido pois doa H+ para a molécula de água, o ácido conjugado da molécula de água também é ácido, pois doa H+ para o ánion Cl-. A molécula de H2O atua como uma base no exemplo, pois recebe H+ do HCl e a base conjugada do HCl, no caso o Cl - é uma base de Brönsted, pois recebe H+ do íon H3O+. 9) Faça um esboço dos blocos s e p da tabela periódica e indique os elementos que formam: a) óxidos ácidos fortes. A família formada pelo bloco p são 4A, 5A, 6A e 7A. Como exemplos temos: CO2; SO3 ; NO2 ; ClO; b) óxidos básicos fortes. (Shriver & Atkins, pg. 145) A família formada pelo bloco s são 1A e 2A, característicamente metais, assim os óxidos são básicos. Como exemplo: Na2O; K2O; MgO; CaO. 10) Identifique as bases conjugadas correspondentes aos seguintes ácidos: a) [Co(NH3)5(OH2)]+3 [Co(NH3)5(OH)O-]+2 b) HSO4- SO4-2 c) CH3OH CH3Od) H2PO4- HPO4-2 e) Si(OH)4 Si(OH)3Of) HS- S-2 11) Por que a água pode ser tanto uma base de Brönsted como uma base de Lewis? Água pode ser um ácido de Brönsted? E um ácido de Lewis? Centro Universitário Anchieta Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência Prof. Vanderlei I. Paula 4a lista de exercícios A água pode ser tanto uma base ou ácido de Brönsted-Lowry isso depende do meio. Quando recebe H+ atua como uma base de Brönsted-Lowry e quando doa H+ atua como ácido Brönsted-Lowry. Veja os exemplos: Exemplo 1: H2O + HCl H3O+ + ClA água recebe H+ de HCl, logo atuou como base. Exemplo 2: H2O + NH3 NH4+ + OHA água dá H+ a molécula de NH3, assim atua como ácido. O mesmo exemplo pode ser utilizado para explicação de Lewis, no caso, ácido de Lewis recebe um par de elétrons, enquanto uma base doa um par de elétrons. O exemplo 1 pode ser representado como na figura abaixo, demosntrando que a água atua como uma base de Lewis também, entretanto por outro mecanismo, doação de um par de elétrons. O exemplo 2 também pode ser utilizado para verificar que o hidrogênio da molécula de água recebe um par de elétrons da molécula de amônia, assim atuando como ácido de Lewis a água e amônia como base de Lewis. 12) Identifique os ácidos conjugados das bases: a) C6H5N (piridina) C6H5NH+ b) HPO4-2 H2PO4c) O-2 HOd) CH3COOH CH3COOH2+ e) [Co(CO)4]- [Co(CO)4H] f) CN- HCN 13) Coloque as bases HS-, F-, I-, NH2- em ordem crescente de afinidade com o próton. Base Ácido HS- H2S ordem de acidez ka = 9,1.10-8 2 F- HF ka = 3,5.10-4 1 I- HI ka = 1,0.10-11 3 ka = 1,0. 10-33 4 NH2- NH3 Um ácido forte dá origem a um ácido fraco, dessa maneira o ácido mais forte da lista é o HF, pois possui maior valor de Ka. Assim temos a ordem de ácidez NH3 < I- < HS- < F-. Para acharmos a ordem de basicidade, ou seja, de afinidade por prótons é o inverso da ordem de acidez. Assim temos a ordem NH2- > I- > HS- > F-. Centro Universitário Anchieta Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência Prof. Vanderlei I. Paula 4a lista de exercícios 14) O sulfeto de alumínio, Al2S3, emite um odor característico de sulfeto de hidrogênio quando ele torna-se úmido. Escreva a equação química balanceada para a reação e discuta, considerando os conceitos ácido-base. Al2S3 + 6 H2O 3 H2S + 2 Al(OH)3 O sulfeto de alumínio reage com água da seguinte maneira, o ânion sulfeto (S-2) recebe H+ da molécula de água atuando como uma base de Brönsted-Lowry e o alumínio (Al+3) interage com os grupos OH- remanescentes. Uma outra explicação com maior facilidade de entendimento pode ser dada envolvendo a teoria de ácido e base de Lewis, o sulfeto (:S-2) é uma base de Lewis, assim pode ser deslocada por outra base de Lewis que seja mais doadora de um par de elétrons como é o caso do ânion hidroxila (:OH-) da molécula de água. Dessa forma o sulfeto é deslocado pela hidroxila formando os compostos. 15) O que é efeito nivelador? Exemplifique-o para o caso de uma base forte e para o caso de um ácido forte. (Shriver & Atkins, pg. 137) O efeito nivelador está associado ao fato de não existir em um determinado solvente um ácido ou uma base mais forte que o próprio ácido e base formado pela ionização do solvente. No caso da água temos a auto ionização na equação a seguir: H2O + H2O H3O+ + OHEm água não pode existir ácido mais forte que H3O+ e nem base mais forte que OH-, veja os exemplos: Exemplo 1: HCl + H2O H3O+ + ClHCl é um ácido bem forte, entretanto, em água ele reage e formará o H 3O+. Exemplo 2: NH2- + H2O NH3 + OHO ânion amideto(NH2-) é uma base bem forte, mas em água ela reage e formará OH-. 16) Defina ácido e base pela teoria de Lewis. Dê um exemplo. (Russel, v1, pg. 571) Ácido para Lewis é toda espécie capaz de receber um par de elétron. No exemplo temos o BCl3 + :NH3 BCl3NH3. O BCl3 recebe um par de elétrons da molécula de amônia (:NH3), assim atua como um ácido de Lewis. A base de Lewis é a espécie que doa um par de elétrons, no exemplo a molécula de amônia atua como uma base de Lewis. 17) Para a seguinte série de ácidos: HClO4, HClO3, HClO2. (Koltz, v2, pg. 97 e 120) HClO4 > HClO3 > HClO2 a) Dê uma explicação para diminuição da acidez na série. A diminuição da acidez está associada ao efeito indutivo, assim no ácido perclórico (HClO4) é o mais ácido pelo fato de haver mais oxigênio ligado ao átomo central, assim o enxofre (S) está extremamente deficiente de eletróns que por sua vez atrai os elétrons o oxigênio ligado ao hidrogênio. Esse efeito diminui a força de ligação entre HO o resulta na maior facilidade de clivagem de ligação e consequentemente a espécie é a mais ácida. No caso do ácido cloroso (HClO2) o efeito indutivo é menos pronunciado devido a menor quantidade de oxigênio ligado ao átomo central, assim a ligação H-O nesta estrutura é mais forte e o sistema é menos ácido. b) Qual seria a força básica de ClO4-, ClO3-, ClO2-. Ácido base HClO4 ClO4- + H+ Centro Universitário Anchieta Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência Prof. Vanderlei I. Paula 4a lista de exercícios HClO3 ClO3- + H+ HClO2 ClO2- + H+ Quanto mais forte o ácido mais fraco será sua base conjugada, assim se a ordem de ácidez dos ácidos representados anteriormente é HClO4 > HClO3 > HClO2. Teremos o inverso para a força de basicidade, veja a ordem a seguir: ClO4- < ClO3- < ClO2c) Como se explica o fato de que existe uma pequena diferença de acidez na série H3PO4, H3PO3 e H3PO2? Os três ácidos possuem características bem semelhantes em relação a ionização de H +, pois todos possuem pelo menos um grupo H-O e todos estão ligado ao fósforo que contém uma ligação P=O que o torná deficiente de elétrons. A figura abaixo mostra que a diferença entre as estruturas está na ausência de grupos H-O e isso só afeta a segunda e terceira ionizações, assim a primeira ionização deveria apresentar características bem próximas. 18) Explique a formação de S2O3-2 a partir de SO3-2 e S em termos de teoria de ácidos de Lewis? (Shriver & Atkins, pg. 189) SO3-2 + S S2O3-2 O ânion SO3-2 atua como uma base de Lewis e doa um par de elétrons ao átomo de enxofre (S°) formando ânion tiossulfato (S2O3-2). 19) Calcule o pH, pOH, [H3O+] e [OH-] de uma solução de ácido acético de concentração 0,025M. Ka(ácido acético)= 1,8x10-7 (Mahan, pg. 115) pH =? 4,17 pOH =? 9,83 [H3O+] =? 6,7.10-5 mol/L [OH-] =? 1,47.10-10 mol/L Centro Universitário Anchieta Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência Prof. Vanderlei I. Paula 4a lista de exercícios 20) Uma solução de 0,015M de cianato de hidrogênio, HOCN, tem um pH de 2,67. a) Qual é a concentração de íons hidrônio (H3O+) na solução? b) Qual a constante de ionização, Ka, para o ácido?
