Question

Um recipiente contém 100 mL de uma solução aquosa de H2SO4 de concentração 0,1 mol/L. Duas placas de platina são inseridas na solução e conectadas a um LED (diodo emissor de luz) e a uma bateria, como representado abaixo.

A intensidade da luz emitida pelo LED é proporcional à concentração de íons na solução em que estão inseridas as placas de platina.
Nesse experimento, adicionou-se, gradativamente, uma solução aquosa de Ba(OH)2, de concentração 0,4 mol/L, à solução aquosa de H2SO4, medindo-se a intensidade de luz a cada adição.
Os resultados desse experimento estão representados no gráfico.

Sabe-se que a reação que ocorre no recipiente produz um composto insolúvel em água.

a) Escreva a equação química que representa essa reação.

b) Explique por que, com a adição de solução aquosa de Ba(OH)2, a intensidade de luz decresce até um valor mínimo, aumentando a seguir.

c) Determine o volume adicionado da solução aquosa de Ba(OH)2 que corresponde ao ponto x no gráfico. Mostre os cálculos.

Answer 1

Se uma solução aquosa possuir íons capazes de movimentar-se, esta solução será condutora de corrente elétrica. Em uma solução aquosa de ácido sulfúrico, por exemplo, temos:

H₂SO₄ → 2H+ (aq) + SO₄²⁻ (aq)

Quando são expostos a uma diferença de potencial, os íons H+ e SO₄²⁻ se movimentam para os eletrodos, causando luminosidade no LED.

Esta solução de Ba(OH)₂ é composta de íons Ba²+ e OH- separados:
Ba(OH)₂ → Ba²+ (aq) + 2OH- (aq)

Ao acrescentarmos à solução H₂SO₄' a solução de Ba(OH)₂, ocorrerá a seguinte reação química:
a) H₂SO₄(aq) + Ba(OH)₂(aq) →  BaSO₄(s) + 2 H₂O (∫)

Assim, a equação iônica dessa reação química é:
2H+(aq) + SO²⁻₄9aq) + Ba²+(aq) + 2 OH⁻(aq) → BaSO₄(s) + 2 H₂O (∫)


b) Conforme vai sendo colocada a solução de Ba(OH)₂', o número de íons n solução H₂SO₄ irá reduzir.
2H+(aq) + 2OH⁻(aq) → 2 H₂O (∫)
SO²⁻₄9aq) + Ba²+(aq) → BaSO₄(s)

Com a neutralização total do ácido, que é quando o número de mols de ácido e de base são iguais, não haverá quase íons na solução, e a luz que emana do LED será nula.

Ainda adicionando Ba(OH)₂, teremos um número excessivo de base e a presença de íons Ba₂+ e OH⁻ que foram colocados provocará o aumento de intensidade de luz emanada pelo LED.


c) H₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄(s) + 2 H₂O (∫)
    1 mol      1 mol

É possível calcular a quantidade de matéria de ácido (0,1 mol/L), constante em 100mL da solução:
0,1 mol de H₂SO₄ _____ 1 L de solução
          x _____________ 0,1 L de solução (100mL)
          x = 0,01 mol de H₂SO₄

Deste modo, constatamos que é preciso 0,01 mol de BA(OH)₂ para causar a neutralização total e luz praticamente nula.


O volume de Ba(OH)₂ (0,4 mol/L) necessário  é:
0,4 mol de Ba(OH)₂ __________ 1 L de solução
0,01 mol de Ba(OH)₂ _________ y
y = 0,025 L de solução = 25 mL de solução de Ba(OH)₂