CÁLCULOS ENEM 65

(ENEM 2018/PPL) O aproveitamento integral e racional das matérias-primas lignocelulósicas poderá revolucionar uma série de segmentos industriais, tais como o de combustíveis, mediante a produção de bioetanol de segunda geração. Este processo requer um tratamento prévio da biomassa, destacando-se o uso de ácidos minerais diluídos. No pré-tratamento de material lignocelulósico por via ácida, empregou-se uma solução de ácido sulfúrico, que foi preparada diluindo-se 2.000 vezes uma solução de ácido sulfúrico de concentração igual a 98g/L, ocorrendo dissociação total do ácido na solução diluída. O quadro apresenta os valores aproximados de logaritmos decimais.

Número    2         3        4       5        6         7        8        9      10

log          0,3      0,5     0,6     0,7     0,8     0,85    0,9    0,95     1


Sabendo-se que as massas molares em g/mol dos elementos H, O e S são, respectivamente, iguais a 1; 16 e 32, qual o pH da solução diluída de ácido sulfúrico preparada conforme descrito.

A) 2,6      B) 3,0      C) 3,2     D) 3,3      E) 3,6


RESOLUÇÃO

Para o cálculo do potencial Hidrogeniônico (pH) de uma solução ácida precisamos encontrar o valor da concentração de cátions hidrogênio [H¹⁺], em mols/litro, e depois aplicar a fórmula:

pH = - log [H¹⁺]

Cálculo da concentração(g/L) de ácido na solução diluída.

Leitura da concentração da solução ácida: 98 g/L = cada litro da solução tem 98 gramas do ácido dissolvidos, como ela foi diluída 2.000 vezes significa que seu volume passou para 2.000 litros.
Após a diluição teremos 98 gramas do ácido dissolvidos em 2.000 litros.

Cálculo da concentração(mol/L) de ácido na solução diluída.

Massa molar do ácido sulfúrico cuja fórmula é igual a H₂SO₄

(2 x 1) + (1x32) + (4x16) = 98g/mol

Concentração molar = 98 g/2.000 L ou 1 mol/2.000 L = 0,5 x 10^-3 mol/litro

"Pegadinha" a concentração calculada é do ácido sulfúrico, não de [H¹⁺]

Cada mol de ácido sulfúrico ao ser ionizado pela água poderá gerar até 2 mols de cátions hidrogênio [H¹⁺], observe a fórmula do ácido.
Logo, a concentração de cátions hidrogênio [H¹⁺] será o dobro da concentração do ácido.

[H¹⁺] = 2 x 0,5 x 10^-3 mol/litro = 1 x 10^-3 mol/litro

Cálculo do pH da solução ácida diluída.

pH = - log [H¹⁺] = - log 10^-3 = - (-3) x log 10 = 3 x 1 = 3

Resposta letra B