Em uma aula prática sobre eletrólitos, uma escola comparou duas soluções aquosas, mantidas à mesma temperatura…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula prática sobre eletrólitos, uma escola comparou duas soluções aquosas, mantidas à mesma temperatura e com a mesma concentração inicial, de 0,10 mol/L. A solução A foi preparada com ácido clorídrico (HCl), enquanto a solução B foi preparada com ácido acético (CH3COOH). O HCl é considerado um ácido forte e se ioniza completamente em água. Já o ácido acético é um ácido fraco e estabelece o equilíbrio CH3COOH ? H? + CH3COO?, cujo valor de Ka é 1,8 × 10?5. Para a comparação da condutividade, considera-se que, nas condições do experimento, a solução com maior concentração total de íons conduz melhor a corrente elétrica. Com base nas informações do texto, determine aproximadamente o pH da solução B e indique qual das soluções apresenta maior condutividade elétrica.
- A) pH ≈ 7,00; a solução B apresenta maior condutividade elétrica.
- B) pH ≈ 3,50; a solução A apresenta maior condutividade elétrica.
- C) pH ≈ 2,87; a solução A apresenta maior condutividade elétrica.
- D) pH ≈ 1,00; a solução A apresenta maior condutividade elétrica.
- E) pH ≈ 2,87; a solução B apresenta maior condutividade elétrica.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identificar o tipo de ácido. O HCl é ácido forte e se ioniza totalmente, mas o ácido acético é fraco, com Ka = 1,8 × 10^-5 e concentração inicial de 0,10 mol/L. Para o ácido fraco, a concentração de H+ no equilíbrio é obtida pela expressão Ka = [H+]^2 / (C - [H+]). Como [H+] é pequeno frente a 0,10, usa-se a aproximação [H+] = raiz de (Ka × C). Passo 2: Calcular o pH da solução B. Ka × C = 1,8 × 10^-5 × 0,10 = 1,8 × 10^-6. Então [H+] = raiz de 1,8 × 10^-6 ≈ 1,34 × 10^-3 mol/L. Como pH = -log[H+] = -log(1,34 × 10^-3) = 3 - log(1,34) ≈ 3 - 0,13 = 2,87. Passo 3: Comparar a condutividade. Na solução A (HCl 0,10 mol/L, ionização total), há cerca de 0,10 mol/L de H+ e 0,10 mol/L de Cl-, totalizando cerca de 0,20 mol/L de íons. Na solução B, o ácido fraco se ioniza pouco: há cerca de 1,3 × 10^-3 mol/L de H+ e a mesma quantidade de CH3COO-, totalizando cerca de 2,7 × 10^-3 mol/L de íons. Como a solução A tem muito mais íons, ela conduz melhor a corrente elétrica. Passo 4: Conclusão. A alternativa correta é a C, com pH ≈ 2,87 para a solução B e maior condutividade para a solução A. O gabarito oficial está coerente com essa resolução. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A: pH 7,00 corresponderia a uma solução neutra, o que não ocorre com um ácido; a condutividade também está invertida. B: o pH 3,50 não corresponde ao cálculo com Ka, embora a indicação sobre a solução A esteja correta. D: pH 1,00 seria o de um ácido forte de mesma concentração, o que não vale para o ácido acético. E: o pH 2,87 está correto, mas afirma que a solução B conduz mais, o que contradiz a comparação de íons totais.
💡 Dica: Calcule o pH da solução B usando a constante de ionização.
Alternativa por alternativa
O aluno considera que o ácido acético praticamente não altera o pH, tratando a solução como neutra, e supõe que a solução de ácido fraco conduz mais eletricidade por ter um equilíbrio.
O aluno acerta a comparação de condutividade, mas erra o cálculo do pH, obtendo um valor próximo de 3,5 por aproximação grosseira ou escolha arbitrária, sem aplicar corretamente a fórmula de raiz de Ka × C.
Por que engana: Confundir a força de dissociação do ácido acético com a do ácido clorídrico, levando a um cálculo incorreto do pH.
Para o ácido acético, considerando sua ionização parcial, pode-se aproximar a concentração de H⁺ por √(Ka · C): √(1,8 × 10⁻⁵ · 0,10) = √(1,8 × 10⁻⁶) ≈ 1,34 × 10⁻³ mol/L. Assim, pH = −log(1,34 × 10⁻³) ≈ 2,87. O HCl, por ser forte, ioniza-se praticamente por completo e produz concentração muito maior de íons em solução do que o ácido acético. Portanto, a solução A apresenta maior condutividade elétrica.
O aluno supõe que o ácido acético se ioniza completamente como o HCl, então calcula pH = -log(0,10) = 1,00, ignorando que o ácido acético é fraco.
O aluno calcula bem o pH, mas acredita que a solução de ácido fraco conduz mais por ter um equilíbrio ativo, confundindo a presença do equilíbrio com maior quantidade total de íons.
Raio-X da questão
pH de soluções ácidas
avaliacao
cálculo de pH · dissociação de ácidos
Revisar o cálculo do pH e a condutividade de soluções ácidas.
Confundir a força de dissociação do ácido acético com a do ácido clorídrico, levando a um cálculo incorreto do pH.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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