Água “dura” contém aproximadamente 2.10-3 mol L-1 de íons Ca...

Para resolver essa questão de equilíbrio químico, precisamos entender a precipitação de compostos iônicos na água, especificamente do fluoreto de cálcio (CaF₂).

Tema Central: A questão está centrada no conceito de produto de solubilidade (Kps), que é crucial para determinar se um composto vai precipitar em uma solução. O Kps nos ajuda a calcular a solubilidade e a prever a formação de precipitados em soluções aquosas, algo importante no tratamento e controle de qualidade da água.

Resumo Teórico: O equilíbrio químico para o dissociamento de CaF₂ na água é dado por:

CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2F⁻(aq)

O Kps representa o produto das concentrações dos íons no equilíbrio, elevado aos seus coeficientes estequiométricos. Assim, temos:

Kps = [Ca²⁺] x [F⁻]²

Sabendo que o Kps do CaF₂ é 4,0 x 10^-11 e a concentração de íons Ca²⁺ é 2,0 x 10^-3 mol/L, podemos calcular a concentração máxima de íons F⁻ antes da formação de precipitado:

4,0 x 10^-11 = (2,0 x 10^-3) x [F⁻]²

Resolvendo para [F⁻], temos:

[F⁻]² = (4,0 x 10^-11) / (2,0 x 10^-3)

[F⁻]² = 2,0 x 10^-8

[F⁻] = √(2,0 x 10^-8)

[F⁻] ≈ 1,4 x 10^-4 mol/L

Justificativa da Alternativa Correta: A alternativa correta é a letra A - 1,4 x 10^-4. Esta resposta representa a concentração máxima de íons fluoreto que pode ser adicionada sem que ocorra precipitação de CaF₂.

Análise das Alternativas Incorretas:

• B - 1,4 x 10^-8: Muito menor que a verdadeira concentração de F⁻ permitida.
• C - 2,4 x 10^-4: Superior à concentração calculada, o que levaria à precipitação.
• D - 2,4 x 10^-8: Muito distante do valor calculado, erros significativos nos cálculos.
• E - 4,4 x 10^-4: Excede a concentração permitida, resultando em precipitação.

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Vamos lá: CaF2 ---------> Ca2+ + 2F-

Kps= [Ca2+] [ F-]^2

4x10^-11= 2x10^-3 . [ F-]^2

2x10^-14= [ F-]^2

[ F-]= raiz quadrada disso 2x10^-14