O elemento cálcio reage violentamente com água produzindo gás hidrogênio. Um químico fez reagir 0,10 g de cálcio com 0,010 dm^3 de água. Depois que a reação terminou, ele adicionou mais água de modo a completar 0,5 dm^3 de solução.
16a) Escreva a equação química da reação entre o cálcio e a água.
16b) Calcule o pH da solução final.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício dividido em duas partes que envolve química. Primeiro, vamos escrever a equação química da reação entre cálcio e água. Depois, vamos calcular o pH da solução final após essa reação. Para resolver isso, vamos precisar entender como o cálcio reage com a água e usar conceitos básicos de química, como equilíbrio químico e cálculos de concentração.

Passo 2

Vamos começar escrevendo a equação química da reação entre o cálcio (Ca) e a água (H₂O). Quando o cálcio reage com a água, ele forma hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂) e libera gás hidrogênio (H₂). Então, a reação química balanceada fica assim:
Ca + 2,H2O Ca(OH)2 + H2

Passo 3

Agora que temos a equação química, vamos para a segunda parte: calcular o pH da solução final. Primeiro, vamos descobrir quantos mols de cálcio reagiram.
A massa de cálcio dada é 0,10 g. Sabemos que a massa molar do cálcio (Ca) é aproximadamente 40,08 g/mol. Usando a fórmula para calcular moles:
n = massamassa molar = 0,10,g40,08,g/mol approx 0,0025,mol

Passo 4

Pela equação balanceada, 1 mol de Ca reage com 2 mols de H₂O para formar 1 mol de Ca(OH)₂. Então, 0,0025 mol de Ca vai produzir 0,0025 mol de Ca(OH)₂.

Passo 5

Agora, precisamos encontrar a concentração de Ca(OH)₂ na solução final. A reação inicialmente usou 0,010 dm³ de água, mas depois adicionaram mais água até completar 0,5 dm³. Então, o volume final é 0,5 dm³.
A concentração ($ C $) é dada por:
C

Passo 6

O hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂) se dissocia na água formando íons Ca²⁺ e OH⁻:
Ca(OH)2 Ca^2+ + 2,OH^-
Isso significa que para cada mol de Ca(OH)₂, temos 2 mols de OH⁻. Então, a concentração de íons OH⁻ será:
[OH^-] = 2 times 0,005,mol/dm^3 = 0,01,mol/dm^3

Passo 7

Agora, para encontrar o pH, primeiro precisamos encontrar o pOH. Sabemos que:
pOH = -log[OH^-]
Substituindo:
pOH = -log(0,01) = 2
E, como sabemos que:
pH + pOH = 14
Então:
pH = 14 - pOH = 14 - 2 = 12

Resposta

O pH da solução final é 12.

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