Problemas de Titulação Ácido-Base: Exame Original de Prática de Química

Teste os seus conhecimentos sobre titulações ácido-base com este exame original de prática de Química, com 50 pontos. Inclui uma avaliação de 60 minutos sobre cálculos de titulação, curvas, indicadores, condutividade e erros experimentais, seguida de resoluções completas e um guia de cotação detalhado.

Este enunciado original de prática da tutorgum avalia problemas de titulação ácido-base no âmbito dos conteúdos de Química da edição de 2017 fornecidos. Abrange concentrações desconhecidas, curvas de titulação, pontos de equivalência, seleção de indicadores, condutividade e erros experimentais. É uma avaliação centrada num tema específico, não um exame de todo o curso nem uma prova oficial, endossada, de anos anteriores ou prevista da NESA.

01Instruções do exame

  • Tempo de resolução: 60 minutos.
  • Tempo de leitura: 5 minutos.
  • Cotação total: 50 pontos.
  • Material necessário: Calculadora científica, régua e material de escrita. Não são necessários apontamentos.
  • Resolução: Apresenta os cálculos, inclui as unidades e exprime as respostas com um grau de precisão justificado pelos dados.

Nos cálculos, utiliza \(n=cV\), em que \(n\) é a quantidade de matéria, em mol, \(c\) é a concentração, em \(\mathrm{mol\,L^{-1}}\), e \(V\) é o volume, em litros. Converte os volumes de mililitros para litros antes de utilizar esta equação.

Salvo indicação em contrário, considera soluções aquosas a \(25^\circ\mathrm{C}\), volumes de solução aditivos e ionização completa dos ácidos e das bases fortes. A esta temperatura, utiliza \(pH+pOH=14.00\).

Conteúdos avaliados

  • Determinação de concentrações desconhecidas de ácidos ou bases utilizando dados de titulação e estequiometria.
  • Curvas de titulação de ácido forte-base forte, ácido fraco-base forte e ácido forte-base fraca.
  • Comportamento no ponto de equivalência e seleção de indicadores.
  • Variações da condutividade e iões presentes durante a titulação.
  • Erros associados ao ponto final, à transferência de soluções e à preparação de soluções.

Exclusões: Não são avaliados cálculos quantitativos de equilíbrio envolvendo \(K_a\) e \(K_b\), cálculos extensos sobre soluções tampão nem conteúdos fora do âmbito especificado das titulações ácido-base.

02Questões

Questão 1 (8 pontos)

Um estudante está a determinar a concentração de um ácido diprótico desconhecido, \(\ce{H2A}\).

O estudante transfere \(25.00\ \mathrm{mL}\) da solução ácida original para um balão volumétrico de \(250.0\ \mathrm{mL}\) e dilui-a com água destilada até à marca de aferição.

Em seguida, uma alíquota de \(25.00\ \mathrm{mL}\) do ácido diluído é titulada com hidróxido de sódio de concentração \(0.1200\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\). A equação química acertada da neutralização completa é:

\[ \ce{H2A + 2OH^- -> A^2- + 2H2O} \]

O estudante regista um volume de titulação preliminar de \(19.10\ \mathrm{mL}\), seguido de três volumes concordantes de \(18.55\ \mathrm{mL}\), \(18.60\ \mathrm{mL}\) e \(18.65\ \mathrm{mL}\).

(a) Calcula a média dos três volumes concordantes. (1 ponto)

(b) Calcula a concentração do ácido diluído. Apresenta os cálculos. (4 pontos)

(c) Determina a concentração da solução ácida original. (2 pontos)

(d) Explica por que razão é necessário utilizar a equação química acertada ao converter a quantidade de hidróxido de sódio na quantidade de ácido neutralizado. (1 ponto)

Questão 2 (8 pontos)

Uma amostra de \(50.00\ \mathrm{mL}\) de ácido clorídrico com concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) é titulada com hidróxido de sódio com concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

São registados os seguintes valores de pH.

Volume de NaOH adicionado (mL)pH
0.001.00
25.001.48
45.002.28
49.003.00
49.904.00
50.007.00
50.1010.00
51.0011.00
Curva de titulação de 50.00 mL de ácido clorídrico a 0.1000 mol L⁻¹ titulado com hidróxido de sódio a 0.1000 mol L⁻¹. O pH aumenta gradualmente antes de subir acentuadamente perto de 50.00 mL.
  • HCl titulado com NaOH
Curva de titulação de ácido forte-base forte traçada a partir dos valores exatos de pH fornecidos na questão. Os dados são valores registados, não estimativas esquemáticas.

(a) Determina o volume de hidróxido de sódio correspondente ao ponto de equivalência. (1 ponto)

(b) Explica por que razão o pH no ponto de equivalência é aproximadamente 7.00 a \(25^\circ\mathrm{C}\). (2 pontos)

(c) Estão disponíveis três indicadores:

IndicadorIntervalo de viragem
Alaranjado de metilopH 3.1-4.4
Azul de bromotimolpH 6.0-7.6
FenolftaleínapH 8.2-10.0

Seleciona o indicador cujo intervalo de viragem está centrado mais próximo do pH do ponto de equivalência. Justifica a tua escolha. (2 pontos)

(d) Calcula o pH depois de terem sido adicionados \(55.00\ \mathrm{mL}\) de hidróxido de sódio. (3 pontos)

Questão 3 (9 pontos)

Uma amostra de \(25.00\ \mathrm{mL}\) de um ácido monoprótico fraco desconhecido, \(\ce{HA}\), é titulada com hidróxido de sódio de concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

São obtidos os seguintes valores de pH.

Volume de NaOH adicionado (mL)pH
0.002.88
10.004.58
12.304.74
20.005.38
24.006.34
24.507.13
24.608.72
24.7010.30
Curva de titulação de uma amostra de 25.00 mL de ácido monoprótico fraco titulada com hidróxido de sódio a 0.1000 mol L⁻¹. O pH aumenta gradualmente antes de subir acentuadamente perto de 24.60 mL de base adicionada.
  • Ácido fraco titulado com NaOH
Gráfico numérico que utiliza as leituras exatas de pH fornecidas na Questão 3. Os pontos são dados de avaliação com estilo experimental apresentados na questão, não estimativas esquemáticas.

(a) Estima o volume correspondente ao ponto de equivalência a partir dos dados. (1 ponto)

(b) Calcula a concentração inicial do ácido fraco. (3 pontos)

(c) Explica por que razão o pH no ponto de equivalência é superior a 7. Inclui uma equação química da reação relevante com a água. (3 pontos)

(d) Seleciona o indicador mais adequado entre os três apresentados abaixo e justifica a tua escolha com base no respetivo intervalo de viragem e nos dados da titulação. (2 pontos)

IndicadorIntervalo de viragem
Alaranjado de metilopH 3.1-4.4
Azul de bromotimolpH 6.0-7.6
FenolftaleínapH 8.2-10.0

Questão 4 (9 pontos)

Uma amostra de \(20.00\ \mathrm{mL}\) de amoníaco aquoso, \(\ce{NH3}\), de concentração desconhecida, é titulada com ácido clorídrico de concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

O pH é registado à medida que se adiciona o ácido.

Volume de HCl adicionado (mL)pH
0.0011.06
5.009.55
7.509.25
12.008.65
14.507.79
14.907.08
15.005.31
15.103.55
15.502.85
20.001.90
Curva de titulação de 20.00 mL de amoníaco aquoso titulado com ácido clorídrico a 0.1000 mol L⁻¹. O pH diminui gradualmente antes de baixar acentuadamente perto de 15.00 mL de ácido adicionado.
  • NH₃ titulado com HCl
Gráfico numérico que utiliza as leituras exatas de pH fornecidas na Questão 4. Os dados representados são valores de avaliação, não estimativas esquemáticas.

(a) Determina o volume correspondente ao ponto de equivalência. (1 ponto)

(b) Calcula a concentração inicial da solução de amoníaco. (3 pontos)

(c) Escreve a equação da reação dos iões amónio com a água e explica por que razão o pH no ponto de equivalência é inferior a 7. (3 pontos)

(d) Seleciona o indicador mais adequado da tabela abaixo e justifica a tua escolha. (2 pontos)

IndicadorIntervalo de viragem
Alaranjado de metilopH 3.1-4.4
Vermelho de metilopH 4.4-6.2
Azul de bromotimolpH 6.0-7.6
FenolftaleínapH 8.2-10.0

Questão 5 (8 pontos)

Uma amostra de \(25.00\ \mathrm{mL}\) de ácido clorídrico com concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) é titulada com hidróxido de sódio com concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

O estudante mede a condutividade da mistura à medida que a titulação decorre. Os valores abaixo são valores relativos de condutividade, expressos em unidades arbitrárias; um valor maior representa uma condutividade superior.

Volume de NaOH adicionado (mL)Condutividade relativa
0.00100
5.0085
10.0070
15.0055
20.0040
24.0028
25.0025
26.0027
30.0033
35.0042
40.0050
Gráfico da condutividade do ácido clorídrico titulado com hidróxido de sódio. A condutividade relativa diminui de 100 para 25 unidades arbitrárias à medida que são adicionados 25.00 mL de base e, em seguida, aumenta com a adição de mais base.
  • HCl titulado com NaOH
Gráfico dos valores exatos de condutividade relativa fornecidos na Questão 5. A condutividade é expressa em unidades arbitrárias e os valores representados são dados de avaliação, não estimativas esquemáticas.

(a) Estima o volume correspondente ao ponto de equivalência a partir dos dados. (1 ponto)

(b) Indica os principais iões dissolvidos imediatamente antes do ponto de equivalência, no ponto de equivalência e imediatamente depois deste. (3 pontos)

(c) Explica por que razão a condutividade diminui antes do ponto de equivalência e aumenta depois deste. (2 pontos)

(d) Um estudante afirma que a condutividade tem de ser zero no ponto de equivalência, porque o ácido e a base se neutralizaram mutuamente. Avalia esta afirmação, referindo os iões presentes. (2 pontos)

Questão 6 (8 pontos)

Um estudante determina a concentração de uma solução de hidróxido de sódio através da titulação de alíquotas de \(25.00\ \mathrm{mL}\) com ácido clorídrico de concentração \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

A reação é:

\[ \ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O} \]

O estudante calcula a concentração de hidróxido de sódio utilizando:

\[ c(\ce{NaOH})= \frac{c(\ce{HCl})V(\ce{HCl})} {V(\ce{NaOH})} \]

Para cada um dos erros independentes abaixo, indica se a concentração calculada de hidróxido de sódio ou a concentração indicada do ácido original seria demasiado elevada, demasiado baixa ou permaneceria inalterada. Explica o teu raciocínio.

(a) Depois de transferir a alíquota de \(25.00\ \mathrm{mL}\) de hidróxido de sódio para o balão de Erlenmeyer, o estudante passa o balão por água destilada antes de iniciar a titulação. (2 pontos)

(b) A pipeta é lavada com água destilada, mas não é condicionada com a solução de hidróxido de sódio antes de se transferir a alíquota. (2 pontos)

(c) Numa experiência separada de diluição de um ácido, \(25.00\ \mathrm{mL}\) de ácido concentrado são diluídos num balão volumétrico de \(250.0\ \mathrm{mL}\). O estudante deixa o menisco acima da marca de aferição, mas continua a utilizar um fator de diluição de 10.00 para calcular a concentração do ácido original. (2 pontos)

(d) Durante a titulação do hidróxido de sódio, o estudante ultrapassa o ponto final do indicador ao adicionar ácido clorídrico em excesso. (2 pontos)

03Resoluções detalhadas e guia de cotação

Atribui os pontos pelas etapas ou ideias especificadas. São aceitáveis métodos equivalentes que estejam corretos. Se um cálculo posterior for corretamente desenvolvido a partir de um erro numérico anterior, atribui os pontos de continuidade adequados, desde que o método continue a ser válido.

Resolução 1

(a) Volume médio de titulante (1 ponto)

Calcula a média utilizando os três volumes concordantes e excluindo o volume preliminar.

\[ \begin{aligned} V_{\text{médio}} &=\frac{18.55+18.60+18.65}{3}\\ &=18.60\ \mathrm{mL} \end{aligned} \]

Cotação: 1 ponto pela média correta de \(18.60\ \mathrm{mL}\).

(b) Concentração do ácido diluído (4 pontos)

Começa por calcular a quantidade de iões hidróxido adicionados.

\[ \begin{aligned} n(\mathrm{OH}^{-}) &=cV\\ &=0.1200\times0.01860\\ &=2.232\times10^{-3}\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

A equação química acertada mostra que 2 mol de \(\mathrm{OH}^{-}\) reagem com 1 mol de \(\ce{H2A}\).

\[ \begin{aligned} n(\ce{H2A}) &=\frac{2.232\times10^{-3}}{2}\\ &=1.116\times10^{-3}\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

O volume da alíquota é \(25.00\ \mathrm{mL}=0.02500\ \mathrm{L}\).

\[ \begin{aligned} c_{\text{diluída}} &=\frac{n(\ce{H2A})}{V}\\ &=\frac{1.116\times10^{-3}}{0.02500}\\ &=0.04464\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

A concentração do ácido diluído é \(0.04464\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

Cotação:

  • 1 ponto pelo cálculo da quantidade de \(\mathrm{OH}^{-}\).
  • 1 ponto pela aplicação da razão molar de 2:1 entre hidróxido e ácido.
  • 1 ponto pelo cálculo da quantidade de \(\ce{H2A}\).
  • 1 ponto pelo cálculo da concentração do ácido diluído, com unidades.

(c) Concentração do ácido original (2 pontos)

O fator de diluição é:

\[ \frac{250.0}{25.00}=10.00 \]

A diluição altera a concentração, mas não altera a quantidade de ácido transferida para o balão volumétrico.

Assim,

\[ \begin{aligned} c_{\text{original}} &=10.00\times0.04464\\ &=0.4464\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Cotação:

  • 1 ponto pela identificação do fator de diluição de 10.00.
  • 1 ponto pela concentração original correta, incluindo as unidades.

(d) Importância da equação química acertada (1 ponto)

A equação química acertada estabelece a razão molar. Cada mol de \(\ce{H2A}\) necessita de 2 mol de \(\mathrm{OH}^{-}\) para uma neutralização completa, pelo que não se pode determinar a quantidade de ácido assumindo simplesmente uma razão de 1:1.

Cotação: 1 ponto pela identificação da razão molar necessária de 1:2 entre ácido e hidróxido.

Resolução 2

(a) Volume no ponto de equivalência (1 ponto)

O ponto de equivalência ocorre quando foram adicionados \(50.00\ \mathrm{mL}\) de hidróxido de sódio.

Cotação: 1 ponto por \(50.00\ \mathrm{mL}\).

(b) pH no ponto de equivalência (2 pontos)

O ácido clorídrico e o hidróxido de sódio são ambos fortes, pelo que se ionizam praticamente por completo em água. No ponto de equivalência, os iões hidrónio e hidróxido reagiram nas quantidades estequiométricas necessárias.

A equação iónica simplificada é:

\[ \ce{H3O+ + OH^- -> 2H2O} \]

Os iões dissolvidos que permanecem na solução são principalmente \(\mathrm{Na}^{+}\) e \(\mathrm{Cl}^{-}\). Estes iões não reagem significativamente com a água de modo a alterar o seu pH, pelo que a solução é aproximadamente neutra a \(25^\circ\mathrm{C}\).

Assim, \(pH\approx7.00\).

Cotação:

  • 1 ponto pela explicação da neutralização dos iões hidrónio e hidróxido.
  • 1 ponto pela explicação de que os iões do sal que permanecem na solução não afetam significativamente o pH.

(c) Seleção do indicador (2 pontos)

O azul de bromotimol é a melhor escolha entre as três opções. O seu intervalo de viragem, pH 6.0-7.6, está centrado mais próximo do pH de 7.00 no ponto de equivalência.

A curva também apresenta uma variação acentuada do pH em torno do ponto de equivalência, pelo que uma pequena adição de titulante provoca uma mudança de cor nítida do indicador.

Cotação:

  • 1 ponto pela seleção do azul de bromotimol.
  • 1 ponto pela relação entre o seu intervalo de viragem e o pH no ponto de equivalência.

(d) pH após a adição de \(55.00\ \mathrm{mL}\) de hidróxido de sódio (3 pontos)

Começa por calcular as quantidades de ácido e de base.

\[ \begin{aligned} n(\ce{HCl}) &=0.1000\times0.05000\\ &=0.005000\ \mathrm{mol}\\[4pt] n(\ce{NaOH}) &=0.1000\times0.05500\\ &=0.005500\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

O hidróxido de sódio está em excesso.

\[ n_{\text{excesso }\mathrm{OH}^{-}} =0.005500-0.005000 =0.000500\ \mathrm{mol} \]

O volume total é:

\[ V_{\text{total}}=0.05000+0.05500 =0.10500\ \mathrm{L} \]

Assim,

\[ \begin{aligned} [\mathrm{OH}^{-}] &=\frac{0.000500}{0.10500}\\ &=0.004762\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Calcula o pOH e, em seguida, o pH.

\[ \begin{aligned} pOH&=-\log_{10}(0.004762)\\ &=2.322\\ pH&=14.00-2.322\\ &=11.68 \end{aligned} \]

O pH é \(11.68\).

Cotação:

  • 1 ponto pelo cálculo da quantidade de iões hidróxido em excesso.
  • 1 ponto pelo cálculo da concentração de hidróxido, utilizando o volume total.
  • 1 ponto pela obtenção dos valores corretos de pOH e pH.

Resolução 3

(a) Volume no ponto de equivalência (1 ponto)

A variação acentuada do pH ocorre em torno de \(24.60\ \mathrm{mL}\).

O volume no ponto de equivalência é \(24.60\ \mathrm{mL}\).

Cotação: 1 ponto pelo volume correto.

(b) Concentração inicial do ácido (3 pontos)

A equação de neutralização de um ácido monoprótico é:

\[ \ce{HA + OH^- -> A^- + H2O} \]

A razão molar é de 1:1. No ponto de equivalência, a quantidade inicial de ácido é igual à quantidade de hidróxido de sódio adicionada.

\[ \begin{aligned} n(\ce{NaOH}) &=cV\\ &=0.1000\times0.02460\\ &=0.002460\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Assim, a quantidade inicial de \(\ce{HA}\) também era \(0.002460\ \mathrm{mol}\).

\[ \begin{aligned} c(\ce{HA}) &=\frac{0.002460}{0.02500}\\ &=0.09840\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Cotação:

  • 1 ponto pelo cálculo da quantidade de hidróxido de sódio no ponto de equivalência.
  • 1 ponto pela aplicação da razão molar de 1:1.
  • 1 ponto pela concentração correta do ácido, com unidades.

(c) Por que razão o pH no ponto de equivalência é superior a 7 (3 pontos)

No ponto de equivalência, o ácido fraco original foi neutralizado, deixando a sua base conjugada, \(\mathrm{A}^{-}\), em solução.

A base conjugada reage com a água:

\[ \ce{A^- + H2O <=> HA + OH^-} \]

Esta reação produz iões hidróxido. A sua presença torna a solução básica, pelo que o pH no ponto de equivalência é superior a 7.

Cotação:

  • 1 ponto pela identificação da base conjugada como a principal espécie proveniente do ácido no ponto de equivalência.
  • 1 ponto pela equação de equilíbrio correta.
  • 1 ponto pela relação entre a produção de iões hidróxido e um pH superior a 7.

(d) Seleção do indicador (2 pontos)

A fenolftaleína é o indicador mais adequado. O seu intervalo de viragem é pH 8.2-10.0, situando-se na zona de variação acentuada do pH em torno do ponto de equivalência.

O pH medido aumenta de 7.13, aos \(24.50\ \mathrm{mL}\), para 10.30, aos \(24.70\ \mathrm{mL}\). Por conseguinte, o indicador deve mudar de cor num pequeno intervalo de volume próximo do ponto de equivalência.

Cotação:

  • 1 ponto pela seleção da fenolftaleína e identificação do seu intervalo de viragem.
  • 1 ponto pela relação entre esse intervalo e a secção mais inclinada da curva.

Resolução 4

(a) Volume no ponto de equivalência (1 ponto)

O ponto de equivalência ocorre quando foram adicionados \(15.00\ \mathrm{mL}\) de ácido clorídrico.

Cotação: 1 ponto por \(15.00\ \mathrm{mL}\).

(b) Concentração inicial do amoníaco (3 pontos)

O amoníaco reage com o ácido clorídrico numa razão molar de 1:1:

\[ \ce{NH3 + HCl -> NH4Cl} \]

No ponto de equivalência, a quantidade de ácido clorídrico adicionada é igual à quantidade inicial de amoníaco.

\[ \begin{aligned} n(\ce{HCl}) &=0.1000\times0.01500\\ &=0.001500\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Assim,

\[ \begin{aligned} c(\ce{NH3}) &=\frac{0.001500}{0.02000}\\ &=0.07500\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Cotação:

  • 1 ponto pelo cálculo da quantidade de ácido clorídrico no ponto de equivalência.
  • 1 ponto pela aplicação da razão molar de 1:1.
  • 1 ponto pela concentração correta de amoníaco, com unidades.

(c) Por que razão o pH no ponto de equivalência é inferior a 7 (3 pontos)

O amoníaco é uma base fraca. No ponto de equivalência, reagiu com o ácido clorídrico, deixando iões amónio em solução.

Os iões amónio reagem com a água de acordo com a seguinte equação:

\[ \ce{NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+} \]

Esta reação produz iões hidrónio, tornando a solução ácida. Por conseguinte, o pH no ponto de equivalência é inferior a 7.

Cotação:

  • 1 ponto pela identificação de \(\ce{NH4+}\) como a espécie relevante no ponto de equivalência.
  • 1 ponto pela equação de equilíbrio correta.
  • 1 ponto pela explicação de que a produção de iões hidrónio reduz o pH para um valor inferior a 7.

(d) Seleção do indicador (2 pontos)

O vermelho de metilo é o indicador mais adequado. O seu intervalo de viragem é pH 4.4-6.2, que inclui o pH de 5.31 no ponto de equivalência.

O intervalo de viragem também se situa na zona de variação rápida do pH em torno do ponto de equivalência, tornando este indicador adequado para detetar o ponto final.

Cotação:

  • 1 ponto pela seleção do vermelho de metilo e identificação do seu intervalo de viragem.
  • 1 ponto pela relação entre o intervalo de viragem, o pH no ponto de equivalência e a secção mais inclinada da curva.
Comparação de três curvas esquemáticas de titulação ácido-base que mostram um pH no ponto de equivalência próximo de 7 numa titulação de ácido forte-base forte, superior a 7 numa titulação de ácido fraco-base forte e inferior a 7 numa titulação de ácido forte-base fraca.
  • Ácido forte-base forte (pH ≈ 7)
  • Ácido fraco-base forte (pH > 7)
  • Ácido forte-base fraca (pH < 7)
Curvas esquemáticas que ilustram valores característicos do pH no ponto de equivalência. O volume relativo de titulante é normalizado de modo que a equivalência ocorra em 1.0; as formas das curvas e os valores de pH são ilustrativos, não dados experimentais.

A principal comparação é que o pH no ponto de equivalência depende do ácido e da base envolvidos. Uma reação de neutralização não produz automaticamente uma solução com pH 7.

Resolução 5

(a) Volume no ponto de equivalência (1 ponto)

A condutividade atinge o seu valor mínimo aproximadamente aos \(25.00\ \mathrm{mL}\).

O volume no ponto de equivalência é \(25.00\ \mathrm{mL}\).

Cotação: 1 ponto pelo volume correto.

(b) Principais iões em cada etapa (3 pontos)

  • Imediatamente antes do ponto de equivalência: \(\ce{H3O+}\), \(\mathrm{Na}^{+}\) e \(\mathrm{Cl}^{-}\). O ácido clorídrico permanece em excesso.
  • No ponto de equivalência: \(\mathrm{Na}^{+}\) e \(\mathrm{Cl}^{-}\). A solução contém cloreto de sódio dissolvido.
  • Imediatamente depois do ponto de equivalência: \(\mathrm{Na}^{+}\), \(\mathrm{Cl}^{-}\) e \(\mathrm{OH}^{-}\) em excesso. O hidróxido de sódio passa a estar em excesso.

Cotação:

  • 1 ponto pelos principais iões antes do ponto de equivalência.
  • 1 ponto pelos principais iões no ponto de equivalência.
  • 1 ponto pelos principais iões depois do ponto de equivalência.

(c) Por que razão a condutividade diminui e depois aumenta (2 pontos)

Antes do ponto de equivalência, os iões hidróxido adicionados neutralizam os iões hidrónio, que apresentam elevada mobilidade. Estes são progressivamente substituídos por iões sódio, cuja mobilidade iónica é inferior. Por conseguinte, a condutividade diminui.

Depois do ponto de equivalência, a adição de mais hidróxido de sódio introduz iões hidróxido em excesso e mais iões sódio. Estes iões móveis aumentam a condutividade.

Cotação:

  • 1 ponto pela relação entre a diminuição da condutividade e a remoção dos iões hidrónio, de elevada mobilidade.
  • 1 ponto pela relação entre o aumento da condutividade e a presença de iões hidróxido em excesso e de iões sódio adicionais.

(d) Condutividade no ponto de equivalência (2 pontos)

A afirmação está incorreta. A neutralização elimina os iões hidrónio e hidróxido em excesso, mas não remove os iões sódio e cloreto da solução.

Estes iões permanecem móveis e podem transportar carga elétrica, pelo que a condutividade atinge um valor mínimo, em vez de ser zero.

Cotação:

  • 1 ponto por afirmar que a condutividade não é zero no ponto de equivalência.
  • 1 ponto pela identificação dos iões móveis \(\mathrm{Na}^{+}\) e \(\mathrm{Cl}^{-}\) que permanecem na solução.

Resolução 6

(a) Adição de água destilada ao balão de Erlenmeyer (2 pontos)

A concentração calculada de hidróxido de sódio permanece inalterada.

A alíquota medida já contém a mesma quantidade de hidróxido de sódio. A adição de água destilada aumenta o volume total e reduz a concentração no balão, mas não altera o número de moles de hidróxido de sódio que têm de reagir.

Por conseguinte, o volume de titulante no ponto de equivalência permanece inalterado.

Cotação:

  • 1 ponto por afirmar que a concentração calculada permanece inalterada.
  • 1 ponto pela explicação de que a quantidade de hidróxido de sódio na alíquota permanece constante.

(b) Pipeta não condicionada com hidróxido de sódio (2 pontos)

A concentração calculada de hidróxido de sódio é demasiado baixa.

A água residual dilui o hidróxido de sódio transferido pela pipeta. Assim, a alíquota nominal contém menos moles de hidróxido de sódio do que o esperado, sendo necessário menos ácido clorídrico para atingir o ponto de equivalência.

A utilização deste volume de titulante mais pequeno nos cálculos conduz a uma subestimação da concentração de hidróxido de sódio.

Cotação:

  • 1 ponto por afirmar que a concentração calculada é demasiado baixa.
  • 1 ponto pela relação entre a água residual, a menor quantidade de matéria transferida e o menor volume de titulante.

(c) Balão volumétrico cheio acima da marca de aferição (2 pontos)

A concentração indicada do ácido concentrado original é demasiado baixa.

O volume final real é superior a \(250.0\ \mathrm{mL}\), pelo que o ácido preparado fica mais diluído do que o pretendido. A sua concentração é inferior ao valor esperado para uma diluição de dez vezes.

Multiplicar a concentração medida do ácido diluído pelo fator de diluição nominal de 10.00 subestima, por conseguinte, a concentração original.

Cotação:

  • 1 ponto por afirmar que a concentração original indicada é demasiado baixa.
  • 1 ponto pela explicação do aumento do volume final e da utilização incorreta do fator de diluição nominal.

(d) Ultrapassagem do ponto final (2 pontos)

A concentração calculada de hidróxido de sódio é demasiado elevada.

Ultrapassar o ponto final significa registar uma quantidade de ácido clorídrico superior à necessária para atingir a equivalência estequiométrica. O cálculo trata este excesso de ácido como se tivesse reagido com o hidróxido de sódio, sobrestimando a quantidade de base presente na alíquota.

Como o volume da alíquota é fixo, a concentração calculada é demasiado elevada.

Cotação:

  • 1 ponto por afirmar que a concentração calculada é demasiado elevada.
  • 1 ponto pela explicação de que o excesso de titulante conduz a uma sobrestimação da quantidade de hidróxido de sódio.

Fim da prova

Resumo da cotação: Questão 1: 8 pontos; Questão 2: 8 pontos; Questão 3: 9 pontos; Questão 4: 9 pontos; Questão 5: 8 pontos; Questão 6: 8 pontos. Total: 50 pontos.