Considere a reação CO2 + H2O ? H+ + HCO3- (Ka1 = 4,3×10^-7). Se a concentração total de carbono inorgânico…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Considere a reação CO2 + H2O ? H+ + HCO3- (Ka1 = 4,3×10^-7). Se a concentração total de carbono inorgânico dissolvido CT ˜ 1,0×10^-5 M, estime [H+] e o pH aproximado assumindo apenas a primeira dissociação e usando a aproximação [H+] ˜ v(Ka1·CT).
- A) [H+] = 1,0×10^-5 M; pH ˜ 5,0
- B) [H+] = 4,3×10^-7 M; pH ˜ 7,37
- C) [H+] ˜ 2,07×10^-6 M; pH ˜ 5,68.
- D) [H+] = 2,5×10^-6 M; pH ˜ 5,60
- E) [H+] = 3×10^-7 M; pH ˜ 6,52
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Ka1 = 4,3×10^-7 e CT = 1,0×10^-5 M. Como só a primeira dissociação é considerada, a aproximação pedida é [H+] ≈ raiz de (Ka1·CT).
- Calcule o produto Ka1·CT = 4,3×10^-7 × 1,0×10^-5 = 4,3×10^-12.
- Extraia a raiz quadrada: raiz de 4,3×10^-12 = raiz de 4,3 × raiz de 10^-12 ≈ 2,07 × 10^-6 M. Logo [H+] ≈ 2,07×10^-6 M.
- Calcule o pH: pH = -log(2,07×10^-6) = 6 - log(2,07) ≈ 6 - 0,316 ≈ 5,68.
- Conclusão. A alternativa C traz exatamente [H+] ≈ 2,07×10^-6 M e pH ≈ 5,68, o que coincide com o resultado obtido por conta própria. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas. A: confunde [H+] com CT, como se o ácido se dissociasse por completo, o que contraria o equilíbrio fraco do ácido carbônico. B: usa o próprio Ka como se fosse [H+] e também calcula mal o pH. D: o valor 2,5×10^-6 não corresponde à raiz de Ka1·CT, pois o cálculo da raiz está incorreto. E: o valor 3×10^-7 não vem da aproximação pedida, pois a raiz de 4,3×10^-12 não é esse número.
💡 Dica: Aplique a fórmula dada para calcular [H+].
Alternativa por alternativa
O aluno considera que todo o CT se dissocia, ou seja, toma [H+] igual à concentração total de carbono inorgânico, desprezando o equilíbrio fraco representado por Ka1.
O aluno toma o valor de Ka1 como se fosse a concentração de H+ e, além disso, calcula o pH de forma incorreta, pois -log(4,3×10^-7) é aproximadamente 6,37 e não 7,37.
Aplicando [H+] ˜ v(Ka1·CT) = v(4,3×10^-7·1,0×10^-5) ˜ 2,07×10^-6 M; pH = -log10[H+] ˜ 5,68.
O aluno aplica a fórmula da raiz de Ka1·CT, mas erra o cálculo numérico da raiz, obtendo 2,5×10^-6 em vez de 2,07×10^-6. O pH 5,60 é coerente com esse valor errado, mas o procedimento está equivocado.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a constante de dissociação e a concentração total, resultando em um valor incorreto para [H+].
O aluno não aplica corretamente a aproximação [H+] ≈ raiz de (Ka1·CT) e chega a um valor arbitrário de 3×10^-7 M. O pH 6,52 está correto apenas em relação a esse valor, mas o valor de [H+] não vem do método pedido.
Raio-X da questão
dissociação do ácido carbônico
avaliacao
dissociação de ácidos · cálculo de pH
Revisar a teoria sobre dissociação de ácidos e cálculo de pH.
O aluno pode confundir a relação entre a constante de dissociação e a concentração total, resultando em um valor incorreto para [H+].
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pensamento_critico
cientifico
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