Uma amostra de 250,0 mL contém 0,200 mol de fenol (C6H5OH, pKa = 10,00) e 0,050 mol de naftaleno (C10H8). Para…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma amostra de 250,0 mL contém 0,200 mol de fenol (C6H5OH, pKa = 10,00) e 0,050 mol de naftaleno (C10H8). Para extrair quantitativamente o fenol como fenolato, qual o volume mínimo de solução aquosa de NaOH 0,100 mol·L^-1 necessário? Reação: C6H5OH + OH- ? C6H5O- + H2O. Calcule também o pH aproximado da solução após a extração (considere o volume final como soma dos volumes).
- A) 2000 mL de NaOH 0,100 M; pH ˜ 11,48 (após formação de C6H5O-, [C6H5O-]˜0,0889 M).
- B) 1000 mL de NaOH 0,100 M; pH ˜ 12,30
- C) 2000 mL de NaOH 0,100 M; pH ˜ 7,00
- D) 2500 mL de NaOH 0,100 M; pH ˜ 12,00
- E) 200 mL de NaOH 1,00 M; pH ˜ 11,48
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a quantidade de NaOH necessária. A reação é 1:1 (C6H5OH + OH- -> C6H5O- + H2O), então são necessários 0,200 mol de OH- para converter os 0,200 mol de fenol. Como a solução de NaOH é 0,100 mol/L, o volume mínimo é V = 0,200 mol / 0,100 mol/L = 2,00 L, ou seja, 2000 mL. O naftaleno não reage com a base e não altera o cálculo.
- Calcule o volume final após a extração. V_final = 250 mL + 2000 mL = 2250 mL = 2,25 L.
- Calcule a concentração de fenolato. [C6H5O-] = 0,200 mol / 2,25 L = 0,0889 mol/L. Como o fenol foi totalmente convertido, não há excesso de NaOH.
- Calcule o pH. O fenolato é a base conjugada de um ácido fraco, então sofre hidrólise: C6H5O- + H2O <-> C6H5OH + OH-. O Kb vale Kw/Ka = 10^-14 / 10^-10 = 10^-4. Como a base é fraca e Kb é pequeno, usamos Kb = [OH-]^2 / C, logo [OH-]^2 = 10^-4 x 0,0889 = 8,89 x 10^-6 e [OH-] = 2,98 x 10^-3 mol/L. Então pOH = 2,53 e pH = 14 - 2,53 = 11,47, aproximadamente 11,48 como indicado na alternativa A.
- Análise das demais. B usa metade do volume necessário, o que deixaria parte do fenol sem reagir. C tem o volume certo, mas supõe que o sal seria neutro, ignorando a hidrólise do fenolato. D inclui um excesso de base sem justificativa no enunciado. E tem o mesmo número de mols (200 mL x 1,00 mol/L = 0,200 mol), mas o pH informado não corresponde ao volume final de 450 mL, que daria pH próximo de 11,8.
- Conclusão: o gabarito A está correto.
💡 Dica: Calcule a quantidade de NaOH necessária para neutralizar o fenol.
Alternativa por alternativa
Necessita-se de 0,200 mol OH- ? V = 0,200 mol / 0,100 mol·L^-1 = 2,00 L = 2000 mL. Volume total = 2,00 L + 0,250 L = 2,25 L. [C6H5O-]=0,200/2,25=0,0889 M. Kb = Kw/Ka = 1·10^-14/1·10^-10 = 1·10^-4. [OH-]˜v(Kb·C)=v(1e-4·0,0889)=2,98·10^-3 M ? pOH=2,525 ? pH˜11,48.
O aluno provavelmente dividiu o número de mols por 2, supondo uma estequiometria 1:2 que não existe nessa reação, ou esqueceu que o fenol é 0,200 mol.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de NaOH necessária, calculando um volume maior do que o necessário para a neutralização do fenol.
O aluno calculou corretamente o volume, mas acreditou que a solução final seria neutra, como se fosse uma solução de sal de ácido forte e base forte, sem considerar a hidrólise do fenolato.
O aluno provavelmente acrescentou um excesso arbitrário de NaOH ou somou o volume da amostra de forma incorreta ao volume da base, sem que o enunciado peça excesso.
O volume de 200 mL de NaOH 1,00 M fornece os mesmos 0,200 mol, então a quantidade está correta, mas o pH calculado não usa corretamente o volume final de 450 mL, o que daria pH próximo de 11,8 em vez de 11,48.
Raio-X da questão
extração de fenol
avaliacao
cálculo de molaridade · equilíbrio ácido-base
Revisar a reação de neutralização e cálculo de pH em soluções aquosas.
O aluno pode confundir a quantidade de NaOH necessária, calculando um volume maior do que o necessário para a neutralização do fenol.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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