Um estudante misturou 50 mL de solução aquosa de ácido sulfú...

Tema central da questão: A questão aborda o conceito de neutralização ácido-base e como determinar o reagente em excesso após a mistura de soluções aquosas de um ácido e uma base. É fundamental compreender o equilíbrio químico e a estequiometria da reação.

Resumo teórico: Quando um ácido reage com uma base, eles formam sal e água, um processo conhecido como neutralização. O ácido sulfúrico (H₂SO₄) é um ácido diprótico, significando que pode doar até dois íons de hidrogênio (H⁺) por molécula. Já o hidróxido de sódio (NaOH) é uma base monoprótica, fornecendo um íon hidróxido (OH^-) por molécula. A reação completa entre um ácido e uma base ocorre na proporção estequiométrica correta de seus íons H⁺ e OH^-.

A equação balanceada para a reação dada é:

H₂SO_4(aq) + 2 NaOH_(aq) → Na₂SO_4(aq) + 2 H₂O_(l)

Justificativa da alternativa correta (C):

Para determinar o reagente em excesso, calculamos o número de mols de cada reagente:

• H₂SO₄: 0,10 mol/L x 0,050 L = 0,005 mol
• NaOH: 0,40 mol/L x 0,050 L = 0,020 mol

De acordo com a estequiometria da reação balanceada, são necessários 2 mols de NaOH para cada mol de H₂SO₄. Assim, 0,005 mol de H₂SO₄ reagirá completamente com 0,010 mol de NaOH.

Sobram 0,010 mol de NaOH em excesso. A nova concentração é calculada considerando o volume total da solução (100 mL ou 0,100 L):

Concentração = 0,010 mol / 0,100 L = 0,1 mol/L.

Análise das alternativas incorretas:

A: Errada. O ácido sulfúrico não reagiu completamente, pois havia excesso de NaOH.

B: Errada. O pH de uma solução de NaOH em excesso não é 1, essa é uma característica de soluções ácidas fortes, enquanto uma solução de NaOH é básica.

D: Errada. A fenolftaleína na presença de uma base excessiva (NaOH) torna-se rosa, portanto a solução não será incolor.

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1- EQUAÇÃO BALANCEADA

HSO2 NaOH  = NaSO + 2 HO

2- CALCULANDO O NÚMERO DE MOLS

H2SO4

n = M x V

n = 0,1 x 0,05

n = 0,005 mols

NaOH

n = M x V

n = 0,4 x 0,05

n = 0,02 mols

MOLS EM EXCESSO

n = 0,02 - 0,005 = 0,015 mols

3 - ANALISANDO AS ALTERNATIVAS, TEMOS QUE

(A) ERRADA. Há um excesso de NaOH, portanto o ácido e a base não reagiram completamente.

(B) ERRADA. O pH final da solução será maior que 1 pois há excesso de NaOH

(C) CORRETA.

Considerando o volume final da mistura igual a 100 mL, temos que:

M = n / V

M = 0,015 / 0,01

M = 0,15 mol/L

(D). ERRADA. A fenolftaleína é rosa em meio básico, portanto a solução final não é incolor.

OBS: ME CORRIJAM SE EU ESTIVER ERRADO

ALTERNATIVA C !!!!!!!!!

Até onde o nosso colega calculou o número de mols do H2SO4 e do NaOH está correto, mas para encontrar a quantidade de NaOH em excesso temos que levar em consideração estequiometria da reação.

1 mol de H2SO4 --------- 2 mols de NaOH

0,005 mol ---------- x

x = 0,01 mol de NaOH

Para neutralizar 0,005 mols de H2SO4 foram utilizados 0,01 mols dos 0,20 mols que foram encontrados no cálculo do número de mols do NaOH.

Assim, para encontrarmos a concentração em quantidade de matéria do NaOH em excesso, basta fazermos

M=0,01mol /0,1 L

M= 0,1 mol L-1

Gabarito C