Usando Henry: [CO2(aq)]=kH·pCO2 com kH=0,034 mol·L?1·atm?1 e Ka1(H2CO3)=4,3×10?7, estime o pH da água de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Usando Henry: [CO2(aq)]=kH·pCO2 com kH=0,034 mol·L?1·atm?1 e Ka1(H2CO3)=4,3×10?7, estime o pH da água de superfície considerando apenas a primeira dissociação do ácido carbônico. Calcule pH para pCO2=4,15×10?4 atm (atual) e para o dobro; apresente a variação de pH.
- A) pH ˜ 4,00 para pCO2=4,15×10?4 atm; variação ˜ -1,00.
- B) pH ˜ 5,0 para pCO2=8,30×10?4 atm; variação ˜ +0,10.
- C) pH ˜ 7,00 para pCO2=4,15×10?4 atm; variação ˜ 0,00.
- D) pH ˜ 6,00 para pCO2=4,15×10?4 atm; pH ˜ 6,20 para o dobro.
- E) pH ˜ 5,61 para pCO2=4,15×10?4 atm; pH ˜ 5,46 para o dobro; variação ˜ -0,15.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a concentração de CO2 dissolvido pela lei de Henry: [CO2(aq)] = kH x pCO2 = 0,034 x 4,15x10^-4 = 1,41x10^-5 mol/L. Passo 2: Considerando só a primeira dissociação, H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-, com Ka1 = [H+][HCO3-]/[H2CO3]. Como [H+] = [HCO3-] e [H2CO3] é aproximadamente igual a [CO2(aq)], vale [H+] = raiz de (Ka1 x C). Substituindo: raiz de (4,3x10^-7 x 1,41x10^-5) = raiz de 6,07x10^-12 = 2,46x10^-6 mol/L. Passo 3: pH = -log(2,46x10^-6) = 5,61 para a pCO2 atual. Passo 4: Para o dobro, pCO2 = 8,30x10^-4 atm, então [CO2(aq)] = 2,82x10^-5 mol/L e [H+] = raiz de (4,3x10^-7 x 2,82x10^-5) = raiz de 1,21x10^-11 = 3,48x10^-6 mol/L, o que dá pH = 5,46. Passo 5: Variação de pH = 5,46 - 5,61 = -0,15. Isso é igual a -0,5 x log 2, pois a [H+] cresce como raiz quadrada da concentração de CO2. Passo 6: Conclusão: a alternativa E é a correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 7: Por que as outras estão erradas: A assume acidez forte e pH 4,00 não sai do equilíbrio do ácido fraco; B usa o valor dobrado de pCO2 como se fosse o atual e inverte o sentido da variação; C ignora o CO2 dissolvido e trata a água como neutra; D calcula valores de pH incoerentes com a raiz quadrada da concentração e mostra aumento de pH ao dobrar o CO2, o que contraria o equilíbrio.
💡 Dica: Calcule primeiro a concentração de CO2 e depois o pH.
Alternativa por alternativa
Trata o H2CO3 como ácido forte, ou seja, supõe que quase todo o CO2 dissolvido libera H+ integralmente, e a variação de -1,00 indica que pensou em uma relação linear com o logaritmo.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a pressão parcial de CO2 e a concentração de íons hidrogênio, resultando em um pH incorreto.
Usa o valor dobrado de pCO2 como se fosse a condição atual e admite que o pH sobe ao aumentar o CO2, quando na verdade o CO2 dissolvido aumenta a acidez.
Supõe que a água de superfície é neutra e ignora o equilíbrio do CO2 dissolvido com a água, o que levaria a variação nula ao dobrar a pressão parcial.
Erra no cálculo de [H+] ou na aplicação da raiz quadrada e obtém pH maior ao dobrar o CO2, sinal de que inverteu a tendência do equilíbrio.
Primeiro calcule [CO2(aq)]=kH·pCO2 ? C1=1,41×10?5 M, C2=2,82×10?5 M. Aproximando x²˜Ka·C => [H+]=v(Ka·C); pH=-log[H+], resultando nas pH indicadas e redução ˜0,15.
Raio-X da questão
dissociação do ácido carbônico
avaliacao
dissociação de ácidos · cálculo de pH
Revisar a relação entre pH e concentração de íons hidrogênio.
O aluno pode confundir a relação entre a pressão parcial de CO2 e a concentração de íons hidrogênio, resultando em um pH incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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