Resolvendo Exercicios 35 Química 2017 UEM

 

35. (2017) O fenol, C6H5OH, é um ácido orgânico fraco C6H5OH(aq) + H2O(l)  C6H5O-

(aq) + H3O+ (aq), Ka = 1,3×10-10. Embora tóxico para humanos, é usado na desinfecção e na produção de plásticos. Se forem dissolvidos 0,195 g deste ácido em água suficiente para produzir 125 ml de solução, qual é o pH da solução? (massas atómicas, em g/mole: H – 1,01; O – 16,00; C

– 12,01)

A. 8,17 B. 1,77 C. 7,33 D. 5,83 E. 9,89

Resposta

Vamos seguir os seguintes passos para calcular o pH da solução de fenol (${�}_6{�}_5��$):

Passo 1: Calcular os mols de ${�}_6{�}_5��$ utilizando a massa fornecida e a massa molar.

$\text{Massa molar do }{�}_6{�}_5��=12,01(\text{C})+6\times 1,01(\text{H})+16,00(\text{O})=94,07\text{g/mol}$

$\text{N}\acute{\text{u}}\text{mero de mols}=\frac{0,195\text{g}}{94,07\text{g/mol}}$

Passo 2: Calcular a concentração molar ($[{�}_6{�}_5��]$) da solução usando o volume fornecido.

$\text{Volume da solu}\stackrel{¸}{\text{c}}\tilde{\text{a}}\text{o em litros}=\frac{125\text{ml}}{1000}=0,125\text{L}$

$\text{Concentra}\stackrel{¸}{\text{c}}\tilde{\text{a}}\text{o molar}=\frac{\text{N}\acute{\text{u}}\text{mero de mols}}{\text{Volume da solu}\stackrel{¸}{\text{c}}\tilde{\text{a}}\text{o em litros}}$

Passo 3: Calcular o $[{�}_3{�}^{+}]$ usando a equação da dissociação do ácido e o valor de ${�}_{�}$.

${�}_{�}=\frac{{\text{[C}}_6{\text{H}}_5{\text{O}}^{-}][{�}_3{�}^{+}]}{{\text{[C}}_6{\text{H}}_5\text{OH}]}$

Sabemos que, no início, $[{�}_6{�}_5��]$ é igual ao número de mols de ${�}_6{�}_5��$ dividido pelo volume da solução em litros.

Então, a expressão torna-se:

${�}_{�}=\frac{{�}^2}{{\text{[C}}_6{\text{H}}_5\text{OH}]}$

Passo 4: Resolver a equação quadrática para $�$.

${�}^2={�}_{�}\times {\text{[C}}_6{\text{H}}_5\text{OH]}$

$�=\sqrt{{�}_{�}\times {\text{[C}}_6{\text{H}}_5\text{OH}]}$

Passo 5: Calcular o pH.

$\text{pH}=-\log ({\text{[H}}_3{\text{O}}^{+}])$

Substituir ${\text{[H}}_3{\text{O}}^{+}]$ por $�$.

Agora, vamos calcular esses valores.

Passo 1: Calcular os mols de ${�}_6{�}_5��$:

$\text{N}\acute{\text{u}}\text{mero de mols}=\frac{0,195\text{g}}{94,07\text{g/mol}}\approx 0,00207\text{mol}$

Passo 2: Calcular a concentração molar ($[{�}_6{�}_5��]$):

$\text{Concentra}\stackrel{¸}{\text{c}}\tilde{\text{a}}\text{o molar}=\frac{0,00207\text{mol}}{0,125\text{L}}\approx 0,0166\text{mol/L}$

Passo 3: Calcular $[{�}_3{�}^{+}]$ usando a equação da dissociação do ácido e o valor de ${�}_{�}$:

${�}_{�}=\frac{{�}^2}{{\text{[C}}_6{\text{H}}_5\text{OH}]}$

$1,3\times 10^{-10}=\frac{{�}^2}{0,0166}$

Passo 4: Resolver a equação quadrática para $�$:

${�}^2=(1,3\times 10^{-10})\times 0,0166$

$�\approx \sqrt{(1,3\times 10^{-10})\times 0,0166}$

$�\approx 1,77\times 10^{-6}\text{mol/L}$

Passo 5: Calcular o pH:

$\text{pH}=-\log (1,77\times 10^{-6})\approx 5,75$

Portanto, o pH da solução de fenol é aproximadamente $5,75$.

A opção mais próxima é a D. 5,83, mas a resposta exata é $5,75$.

Elaborado por: Eusébio Francisco Guambe