O ácido sulfúrico é um ácido poliprótico que possui duas deprotonação. A primeira deprotonação é ______, já que é um ácido ______. A segunda deprotonação possui uma constante Ka2=0,012. Essa característica faz que uma solução de ácido sulfúrico de concentração 0,01 mol l-1 tenha um pH de ______. Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre o ácido sulfúrico, que é um ácido poliprótico, ou seja, pode perder mais de um próton (H⁺) em solução. Precisamos preencher as lacunas sobre as duas deprotonações desse ácido e calcular o pH de uma solução com concentração 0,01 mol/L. Para resolver isso, vamos usar conceitos de química de ácidos, constante de dissociação (Ka) e cálculo de pH.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa ácido poliprótico. Um ácido poliprótico pode doar mais de um próton ao dissolver-se em água. No caso do ácido sulfúrico (H₂SO₄), ele pode perder dois prótons, ocorrendo em duas etapas chamadas de deprotonações.

Passo 3

A primeira deprotonação do ácido sulfúrico é a etapa em que o primeiro próton (H⁺) é liberado, formando o íon hidrogenossulfato (HSO₄⁻). Essa primeira deprotonação é considerada uma reação forte, porque o ácido sulfúrico libera esse próton completamente em solução aquosa. Então, podemos preencher a primeira lacuna com “forte” e “ácido diprótico”.

Passo 4

A segunda deprotonação é onde o HSO₄⁻ perde outro próton, formando o íon sulfato (SO₄²⁻). Essa etapa tem uma constante de dissociação (Ka₂) de 0,012, o que indica que é uma reação fraca. Agora, para calcular o pH da solução, precisamos considerar apenas a segunda deprotonação, já que a primeira já foi totalmente dissociada.

Passo 5

Vamos calcular o pH:
  1. A concentração inicial de H₂SO₄ é 0,01 mol/L. Após a primeira deprotonação completa, a concentração de H⁺ provenientes da primeira etapa também é 0,01 mol/L.
  2. Na segunda deprotonação, estabelecemos o equilíbrio:
    HSO4^- rightarrow H^+ + SO4^2-
    Usando a expressão da constante de dissociação:
    Ka2 = [H^+][SO4^2-][HSO4^-] = 0,012
    Assumindo que x é a quantidade de H⁺ liberada na segunda deprotonação:
    0,012 = (0,01 + x)(x)0,01 - x
    Como K_a2 é pequeno, podemos aproximar que x é muito pequeno comparado a 0,01, então:
    0,012 approx (0,01)(x)0,01 Rightarrow x approx 0,012
  3. A concentração total de H⁺ é aproximadamente 0,01 + 0,012 = 0,022 mol/L.
  4. Calculando o pH:
    pH = -log(0,022) approx 1,66

Resposta

A primeira deprotonação é forte, já que é um ácido diprótico. O pH da solução é aproximadamente 1,66.

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