Exercícios: Soluções e as suas propriedades

No laboratório, dissolvem-se $0,5\ \text{mol}$ de cloreto de sódio em água até completar $2\ \text{L}$ de solução.

1. a) Escreva a fórmula da concentração molar (molaridade).
2. b) Calcule a concentração molar da solução.

Para reidratar um esportista, prepara-se uma bebida dissolvendo $20\ \text{g}$ de glicose em $180\ \text{g}$ de água.

1. a) Qual é a massa total da solução?
2. b) Calcule a porcentagem em massa de glicose.

Uma solução de hidróxido de sódio, $\text{NaOH}$, é $0,4\ \text{M}$. Dado: massa molar do $\text{NaOH}$, $40\ \text{g/mol}$.

1. a) Quantos mols de $\text{NaOH}$ existem em $250\ \text{mL}$ dessa solução?
2. b) Quantos gramas de $\text{NaOH}$ são?

O limite legal de nitratos na água potável é de $50\ \text{ppm}$, isto é, $50\ \text{mg}$ de nitrato por cada quilograma de água.

1. a) Quantos miligramas de nitrato pode conter, no máximo, um garrafão com $5\ \text{kg}$ de água?
2. b) No laboratório costuma-se considerar $50\ \text{ppm}$ como $50\ \text{mg/L}$: justifique o que se está assumindo sobre a densidade da água para que ambas as formas de expressão coincidam.

O soro fisiológico utilizado nos hospitais é uma solução de cloreto de sódio a $0,9\ \%$ em massa.

1. a) Quantos gramas de sal contém uma bolsa de $500\ \text{g}$ de soro?
2. b) Quantos gramas de água?

Classifique cada afirmação como verdadeira ou falsa e justifique a sua resposta:

1. a) Se metade de uma solução for transferida para outro copo, a concentração molar em cada copo é metade da inicial.
2. b) Se o volume de uma solução for reduzido à metade por evaporação da água, a sua concentração molar duplica.
3. c) Duas soluções de solutos distintos podem ter a mesma concentração molar e, ao mesmo tempo, massa de soluto por litro diferente.

Para preparar $100\ \text{mL}$ de uma solução $0,5\ \text{M}$ de carbonato de sódio é necessário pesar $5,3\ \text{g}$ de soluto. Ordene os seguintes passos do procedimento laboratorial, que se encontram desordenados, e explique o que se faz em cada um:

1. a) Completar com água destilada até a marca de referência do gargalo do balão.
2. b) Pesar o soluto com a balança.
3. c) Dissolver o soluto em um béquer com uma pequena quantidade de água.
4. d) Transferir para o balão volumétrico de $100\ \text{mL}$ e completar com água quase até a marca de referência.

Além disso, explique o que significa «completar» (ou «aferir») e por que o balão volumétrico é o material adequado. A figura mostra o balão volumétrico e, ampliado, o detalhe do menisco na marca de referência do gargalo.

A análise de uma fonte revela $30\ \text{mg}$ de fluoreto dissolvido por cada $2\ \text{kg}$ de água. O limite recomendado para a água de consumo é de $1,5\ \text{ppm}$.

1. a) Expresse a concentração de fluoreto da fonte em ppm.
2. b) Ultrapassa o limite? Quantas vezes o ultrapassa?

Dissolvem-se $20\ \text{g}$ de hidróxido de sódio, $\text{NaOH}$, em água até completar $500\ \text{mL}$ de solução. Dado: massa molar do $\text{NaOH}$, $40\ \text{g/mol}$.

1. a) Quantos mols são os $20\ \text{g}$ de $\text{NaOH}$?
2. b) Expresse o volume em litros e calcule a concentração molar da solução.

Você deve preparar $200\ \text{mL}$ de uma solução $1\ \text{M}$ de cloreto de potássio, $\text{KCl}$. Dado: massa molar do $\text{KCl}$, $74,5\ \text{g/mol}$.

1. a) De quantos mols de $\text{KCl}$ você precisa?
2. b) Que massa você deve pesar?
3. c) Descreva o procedimento completo no laboratório, indicando o material (balança, béquer, balão volumétrico…) e o momento em que se completa o volume até o traço de referência.

Retiram-se $10\ \text{mL}$ de uma solução de ácido clorídrico, $\text{HCl}$, $2\ \text{M}$ e adiciona-se água até completar $100\ \text{mL}$ de solução. Observe o esquema da diluição.

1. a) Quantos mols de $\text{HCl}$ continham os $10\ \text{mL}$ iniciais?
2. b) Calcule a concentração molar da solução diluída.
3. c) Verifique se a relação $M_1\cdot V_1=M_2\cdot V_2$ é satisfeita e explique que grandeza se conserva numa diluição.

Uma farmácia dilui $50\ \text{g}$ de uma solução concentrada de sal a $20\ \%$ em massa com $150\ \text{g}$ de água para preparar soluções de bochecho.

1. a) Quantos gramas de sal a solução concentrada fornece?
2. b) Qual é a massa total da mistura?
3. c) Calcule a nova porcentagem em massa.

Um paciente precisa receber $0,05\ \text{mol}$ de glicose por via intravenosa e dispõe-se de uma solução de glicose $0,5\ \text{M}$. Dado: massa molar da glicose, $180\ \text{g/mol}$.

1. a) Que volume de solução, em litros, contém essa quantidade de glicose? Expresse-o também em mililitros.
2. b) Quantos gramas de glicose o paciente recebe?

Um laboratório dispõe de ácido nítrico, $\text{HNO}_3$, $4\ \text{M}$ e precisa preparar $500\ \text{mL}$ de solução $0,8\ \text{M}$.

1. a) Aplique a relação $M_1\cdot V_1=M_2\cdot V_2$ para calcular o volume de ácido concentrado que é necessário medir.
2. b) Descreva como se prepara a diluição com segurança: qual material se usa e por que razão se adiciona o ácido à água e não o contrário.

As propriedades coligativas das soluções dependem do número de partículas de soluto dissolvido e não de sua natureza.

1. a) Ordene por ordem crescente de temperatura de congelamento: água pura, solução de sal $0,5\ \text{M}$ e solução de sal $1\ \text{M}$. Justifique a resposta.
2. b) Ordene essas mesmas três amostras por ordem crescente de temperatura de ebulição.
3. c) O fato de o soluto ser sal ou açúcar influencia essas ordenações? Explique o que significa serem propriedades coligativas.

Uma solução de glicose tem uma densidade de $1,08\ \text{g/mL}$ e uma concentração de $5\ \%$ em massa. Dado: massa molar da glicose, $180\ \text{g/mol}$.

1. a) Calcule a massa de $1\ \text{L}$ de solução.
2. b) Quantos gramas de glicose contém esse litro?
3. c) Calcule a concentração molar da solução.

O ácido clorídrico comercial utilizado no laboratório tem uma concentração de $37\ \%$ em massa e uma densidade de $1,19\ \text{g/mL}$. Dado: massa molar do $\text{HCl}$, $36,5\ \text{g/mol}$.

1. a) Calcule a massa de $1\ \text{L}$ de ácido comercial.
2. b) Quantos gramas de $\text{HCl}$ puro esse litro contém?
3. c) Calcule a concentração molar do ácido comercial, com uma casa decimal.
4. d) Calcule, com uma casa decimal, que volume desse ácido é necessário medir para preparar $500\ \text{mL}$ de solução $1\ \text{M}$, e descreva o procedimento de diluição com segurança.

Num laboratório de análise misturam-se $100\ \text{mL}$ de solução de $\text{NaCl}$ $0,5\ \text{M}$ com $300\ \text{mL}$ de solução de $\text{NaCl}$ $1,5\ \text{M}$. Suponha que os volumes são aditivos. O esquema mostra a mistura.

1. a) Calcule a quantidade de matéria (em mols) de sal fornecida por cada solução.
2. b) Calcule a concentração molar da mistura resultante.
3. c) Explique por que o resultado não é $1\ \text{M}$, a média das duas concentrações iniciais.

Uma panela contém $2\ \text{kg}$ de caldo com $1\ \%$ em massa de sal.

1. a) Quantos gramas de sal tem o caldo?
2. b) Ao fervê-lo, evapora água até o caldo pesar $500\ \text{g}$: qual é agora a porcentagem em massa de sal?
3. c) Um cozinheiro quer deixar o caldo a $2\ \%$ de sal: até que massa total deve reduzi-lo?
4. d) Explique por que a concentração aumenta mesmo sem ter adicionado nem um grama de sal: que grandeza se conserva?

No inverno, os serviços rodoviários espalham sal sobre o gelo e a neve.

1. a) O que acontece com a temperatura de congelamento da água quando se dissolve um sal?
2. b) Explique por que a mistura de água com sal pode permanecer líquida a $-5\ \celsius$ mesmo quando a água pura estaria congelada.
3. c) Justifique por que este método perde eficácia quando está muito frio, por exemplo a $-20\ \celsius$: o que você acha que acontece quando a temperatura desce demais, por mais sal que se espalhe?
4. d) Relacione o método com o aditivo anticongelante dos automóveis: que propriedade coligativa ambos aproveitam?

O anticongelante dos automóveis é uma solução de etilenoglicol em água.

1. a) Que propriedade coligativa é aproveitada para proteger o motor no inverno? Explique como atua a $-15\ \celsius$.
2. b) A mesma solução também eleva a temperatura de ebulição da água de refrigeração: explique por que isso é útil no verão.
3. c) Uma oficina prepara a mistura a $30\ \%$ em massa de etilenoglicol: calcule quantos quilogramas de etilenoglicol e de água são necessários para obter $10\ \text{kg}$ de anticongelante.
4. d) Se o circuito de refrigeração de um automóvel contiver $6\ \text{kg}$ dessa mistura, qual é a massa de etilenoglicol que ele contém?