O elemento cálcio reage violentamente com água produzindo gás hidrogênio. Um químico fez reagir
de cálcio com
de água. Depois que a reação terminou, ele adicionou mais água de modo a completar
de solução.
16a) Escreva a equação química da reação entre o cálcio e a água.
16b) Calcule o pH da solução final.
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:
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:
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:
Passo 6
O hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂) se dissocia na água formando íons Ca²⁺ e OH⁻:
Isso significa que para cada mol de Ca(OH)₂, temos 2 mols de OH⁻. Então, a concentração de íons OH⁻ será:
Passo 7
Agora, para encontrar o pH, primeiro precisamos encontrar o pOH. Sabemos que:
Substituindo:
E, como sabemos que:
Então:
Resposta
O pH da solução final é 12.