Química2ª sérieBNCC EM13CNT205Difícil⏱ longo

Em uma atividade de controle de qualidade, uma amostra aquosa contém ácido acético, CH3COOH, na concentração…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT205

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 atividade de controle de qualidade, uma amostra aquosa contém ácido acético, CH3COOH, na concentração inicial de 0,100 mol·L?¹. A 25 °C, a constante de ionização desse ácido é Ka = 1,8 × 10?5. No equilíbrio, a ionização pode ser representada por CH3COOH ? H? + CH3COO?. Para estimar o pH, pode-se verificar se a quantidade ionizada é pequena em comparação com a concentração inicial do ácido. Com base nos dados, qual alternativa apresenta o cálculo adequado do pH da solução e justifica corretamente a aproximação utilizada?

A) pH ≈ 4,74; a aproximação considera que a concentração de H⁺ é igual ao valor de Ka.
B) pH ≈ 1,00; a aproximação considera que o ácido acético se ioniza completamente na água.
C) pH ≈ 2,87; a aproximação é válida porque [H⁺]/[CH₃COOH]₀ ≈ 1,34%, valor suficientemente pequeno.
D) pH ≈ 5,74; a aproximação considera que a concentração de H⁺ é dada pelo produto Ka·[CH₃COOH]₀.
E) pH ≈ 3,74; a aproximação considera que a concentração de H⁺ é dada pela razão Ka/[CH₃COOH]₀.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Monte a expressão da constante de equilíbrio. Ka = [H+][CH3COO-]/[CH3COOH]. Como cada molécula ionizada gera um H+ e um CH3COO-, faça [H+] = [CH3COO-] = x, e [CH3COOH] no equilíbrio = 0,100 - x. Logo, x^2/(0,100 - x) = 1,8 x 10^-5.
Faça a aproximação. Se x for pequeno em relação a 0,100, então 0,100 - x ≈ 0,100 e x^2 ≈ 1,8 x 10^-5 x 0,100 = 1,8 x 10^-6. Assim, x ≈ raiz de 1,8 x 10^-6 ≈ 1,34 x 10^-3 mol/L.
Verifique a validade da aproximação. A razão [H+]/[CH3COOH]0 = 1,34 x 10^-3 / 0,100 ≈ 1,34%, valor muito menor que 5%, então a aproximação é válida e pode ser usada sem prejuízo para o resultado.
Calcule o pH. pH = -log(1,34 x 10^-3) ≈ 2,87. Portanto, a alternativa C está correta, em concordância com o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. A: 4,74 corresponde ao pKa, e não ao pH da solução. B: pH 1,00 exigiria ionização total do ácido, o que não ocorre com um ácido fraco. D: 5,74 está incorreto, pois o H+ não é dado pelo produto Ka x [CH3COOH]0. E: 3,74 vem de Ka/[CH3COOH]0 = 1,8 x 10^-4, que não é a fórmula correta para [H+] de um ácido fraco.

💡 Dica: Utilize a expressão do Ka para calcular o pH.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno confunde o pH com o pKa do ácido, que é 4,74, e assume que [H+] é igual a Ka. Ele não faz nenhum cálculo de equilíbrio.

B Erradaerro: Conceitual

O aluno supõe que o ácido acético se ioniza completamente, como um ácido forte, e calcula pH = -log(0,100) = 1,00. Não considera que se trata de um ácido fraco com Ka pequeno.

C Correta

Se x for a concentração de ácido ionizado, então Ka = x²/(0,100 − x). Admitindo x ≪ 0,100, obtém-se x ≈ √(Ka · 0,100) = √(1,8 × 10⁻⁶) ≈ 1,34 × 10⁻³ mol·L⁻¹. Assim, pH = −log(1,34 × 10⁻³) ≈ 2,87. A aproximação é coerente porque x/0,100 ≈ 0,0134, ou 1,34%, inferior a 5%.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno acha que [H+] é o produto Ka x [CH3COOH]0, obtendo 1,8 x 10^-6 e pH 5,74. Erra a relação de equilíbrio, que envolve raiz quadrada de Ka x C.

E Erradaerro: Procedimental

O aluno calcula [H+] como a razão Ka/[CH3COOH]0 = 1,8 x 10^-4, o que leva a pH 3,74. Usa uma fórmula sem base na expressão de Ka e não extrai a raiz quadrada.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

cálculo de pH

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de pH · equilíbrio químico

📚 Reveja

Revisar o conceito de constante de ionização e cálculo de pH em soluções ácidas.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a concentração de H+ com a concentração inicial do ácido, levando a um cálculo incorreto do pH.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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