Reações de neutralização

Classifica cada uma destas substâncias como ácido, base ou sal:

1. a) $HNO_3$ (ácido nítrico)
2. b) $KOH$ (hidróxido de potássio)
3. c) $NaCl$ (cloreto de sódio)
4. d) $H_2SO_4$ (ácido sulfúrico)
5. e) $Ca(OH)_2$ (hidróxido de cálcio)

O pH mede o quão ácida ou básica é uma solução. Estas são as posições das quatro soluções na escala de pH:

Indica se cada uma destas soluções é ácida, neutra ou básica:

1. a) sumo de limão, $pH = 2,5$
2. b) água pura, $pH = 7$
3. c) sabonete líquido, $pH = 10$
4. d) tomate triturado, $pH = 4,5$

O ponto fundamental de qualquer neutralização é a combinação do ião $H^+$ do ácido com o ião $OH^-$ da base para formar água: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$, como se mostra no esquema.

1. a) Verifica se essa equação iónica está acertada quanto aos átomos e também quanto à carga elétrica.
2. b) Utilizando essa ideia, explica o que têm em comum estas duas reações: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$ e $HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$.

Completa o esquema geral de uma reação de neutralização com as palavras em falta: «Um $\dots$ reage com uma $\dots$ e formam-se um $\dots$ e $\dots$». Apresenta depois um exemplo com a reação entre o ácido clorídrico e o hidróxido de sódio.

No laboratório mistura-se ácido clorídrico ($HCl$) com hidróxido de sódio ($NaOH$) e forma-se cloreto de sódio ($NaCl$), o sal de cozinha, e água. Escreve a equação da reação e verifica, contando os átomos, se está acertada.

Escreve a fórmula e o nome do sal que se forma em cada neutralização:

1. a) Ácido clorídrico ($HCl$) com hidróxido de potássio ($KOH$).
2. b) Ácido nítrico ($HNO_3$) com hidróxido de sódio ($NaOH$).

Temos um copo com vinagre diluído de $pH = 3$ e adicionamos-lhe, aos poucos, uma solução de hidrogenocarbonato de sódio (bicarbonato de sódio), que é uma base.

1. a) O pH no copo sobe ou desce ao adicionar o bicarbonato?
2. b) Se adicionarmos exatamente a quantidade necessária para neutralizar todo o ácido, em torno de que valor ficará o pH?

Justifica as respostas.

O papel de tornesol fica vermelho em meio ácido e azul em meio básico.

1. a) De que cor ficará numa solução de $HCl$?
2. b) E numa solução de $NaOH$?
3. c) Misturamos as duas soluções nas proporções exatas para que a neutralização seja completa: justifica por que razão o papel de tornassol já não indica ácido nem base na mistura resultante.

O ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) reage com o hidróxido de cálcio ($Ca(OH)_2$), formando-se sulfato de cálcio ($CaSO_4$) e água. Escreve a equação e acerta-a; repara bem em quantas moléculas de água se formam por cada sulfato de cálcio.

Escreve e acerta a equação da neutralização entre o ácido clorídrico ($HCl$) e o hidróxido de cálcio ($Ca(OH)_2$), na qual se formam cloreto de cálcio ($CaCl_2$) e água.

Escreve e acerta a equação da neutralização do ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) com hidróxido de sódio ($NaOH$), na qual se formam sulfato de sódio ($Na_2SO_4$) e água.

Em três copos estão dissolvidos os sais que restaram após três neutralizações completas: cloreto de potássio ($KCl$), nitrato de sódio ($NaNO_3$) e sulfato de cálcio ($CaSO_4$). Deduz que ácido e que base foram neutralizados em cada copo e escreve a equação acertada de cada reação.

O ácido fosfórico ($H_3PO_4$), presente em alguns refrigerantes de cola, reage com o hidróxido de cálcio e forma fosfato de cálcio ($Ca_3(PO_4)_2$) e água.

1. a) Escreve e acerta a equação (vais precisar dos coeficientes $2$, $3$ e $6$).
2. b) Quantas moles de água se formam por cada mole de ácido fosfórico?
3. c) Explica por que razão, neste acerto, não basta olhar para um único elemento e convém começar por acertar o cálcio e o fósforo antes do hidrogénio e do oxigénio.

O sumo gástrico do estômago contém ácido clorídrico. Quando há azia, os antiácidos da farmácia, que contêm bases como o hidróxido de magnésio, aliviam-na. Explica, utilizando o esquema da neutralização, como atua um antiácido no estômago.

Um antiácido efervescente contém hidrogenocarbonato de sódio ($NaHCO_3$), que reage com o ácido clorídrico da seguinte forma: $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$.

1. a) Verifica, contando os átomos, se a equação está certa.
2. b) Por que razão se formam bolhas ao colocar a pastilha num copo com ácido?
3. c) Em que difere esta reação de uma neutralização «clássica» como a do $NaOH$ com o $HCl$?

O solo de uma horta tem $pH = 5$ e os tomates desenvolvem-se melhor com um pH entre $6$ e $7$.

1. a) É um solo ácido ou básico?
2. b) Os agricultores deitam «cal» (hidróxido de cálcio) nos solos ácidos. Supondo que a acidez do solo se devia a ácido clorídrico, escreve a equação acertada do que a cal faz no solo.
3. c) O que aconteceria ao pH do solo se se deitasse cal em excesso? Seria bom para os tomates?

A picada de uma abelha injeta um ácido (ácido metanoico) e a de uma vespa, uma substância básica. No estojo de primeiros socorros há vinagre (ácido acético diluído) e uma pasta de bicarbonato de sódio.

1. a) Qual dos dois remédios aplicarias em cada picada? Justifica com o esquema da neutralização.
2. b) Um amigo assegura que «o vinagre serve para todas as picadas». Explica-lhe por que razão não tem razão e o que aconteceria se aplicasse vinagre numa picada de abelha.

As fachadas e estátuas de mármore (carbonato de cálcio, $CaCO_3$) deterioram-se com a chuva ácida, que contém ácido sulfúrico ($H_2SO_4$).

1. a) Escreve e acerta a reação entre o ácido sulfúrico e o carbonato de cálcio, na qual se forma sulfato de cálcio ($CaSO_4$), água e dióxido de carbono.
2. b) Explica por que razão esta reação «corrói» pouco a pouco as estátuas.
3. c) O granito não contém carbonatos: justifica por que razão os edifícios de granito resistem melhor à chuva ácida do que os de mármore.

No laboratório adiciona-se pouco a pouco uma solução de $NaOH$ a $25\ \text{mL}$ de uma solução de $HCl$ enquanto se mede o pH, como se mostra na figura.

Isto é o que se observa: no início o pH vale $1$ e quase não sobe durante os primeiros $20\ \text{mL}$ adicionados; entre $24$ e $26\ \text{mL}$ o pH dá um salto de $3$ para $11$; a partir daí sobe devagar até se aproximar de $13$.

1. a) Desenha no teu caderno o gráfico do pH em função do volume de $NaOH$ adicionado, assinalando esses três troços.
2. b) Para que volume adicionado é a neutralização exatamente completa? Que pH tem a solução nesse ponto?
3. c) Explica, com a reação $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$, por que razão o pH varia tão depressa precisamente em redor desse ponto.

Podes fazê-lo em papel e enviar uma fotografia com a tua resposta.

O leite de magnésia é uma suspensão de hidróxido de magnésio ($Mg(OH)_2$) que se toma contra a acidez. A sua reação com o ácido do estômago é $Mg(OH)_2 + 2\ HCl \rightarrow MgCl_2 + 2\ H_2O$.

1. a) Quantas moles de $HCl$ são neutralizadas por $1\ \text{mol}$ de $Mg(OH)_2$?
2. b) Se o estômago contiver um excesso de $0,1\ \text{mol}$ de $HCl$, quantas moles de $Mg(OH)_2$ são necessárias para o neutralizar?

Num balão de laboratório há $0,2\ \text{mol}$ de ácido sulfúrico ($H_2SO_4$).

1. a) Escreve a equação acertada da neutralização do ácido sulfúrico com hidróxido de sódio ($NaOH$), que origina sulfato de sódio ($Na_2SO_4$) e água.
2. b) Calcula quantas moles de $NaOH$ são necessárias para neutralizar todo o ácido.
3. c) Se apenas adicionássemos $0,2\ \text{mol}$ de $NaOH$, a solução ficaria ácida, neutra ou básica? Justifica com a estequiometria.

Misturam-se $0,1\ \text{mol}$ de ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) com $0,1\ \text{mol}$ de hidróxido de sódio ($NaOH$).

1. a) Escreve a equação acertada da neutralização, que origina sulfato de sódio ($Na_2SO_4$) e água.
2. b) Justifica qual dos dois reagentes se esgota primeiro e quantas moles restam do outro por reagir.
3. c) O pH final será ácido, básico ou neutro? E se misturarmos $0,1\ \text{mol}$ de $H_2SO_4$ com $0,2\ \text{mol}$ de $NaOH$? Justifica ambas as respostas.

Que antiácido aproveita melhor cada grama? Estas são as reações de três antiácidos com o ácido do estômago:

1. a) hidróxido de magnésio ($58\ \text{g/mol}$): $Mg(OH)_2 + 2\ HCl \rightarrow MgCl_2 + 2\ H_2O$
2. b) carbonato de cálcio ($100\ \text{g/mol}$): $CaCO_3 + 2\ HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2$
3. c) bicarbonato de sódio ($84\ \text{g/mol}$): $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$

Calcula as moles de $HCl$ que $1\ \text{g}$ de cada antiácido neutraliza (podes apresentar como fração ou arredondado a três casas decimais), ordena-os da maior para a menor capacidade por grama e explica por que razão o carbonato de cálcio neutraliza menos ácido por grama do que o hidróxido de magnésio, apesar de ambos neutralizarem a mesma quantidade de ácido por mole.

O amoníaco ($NH_3$) dos produtos de limpeza não é um hidróxido, mas reage com o ácido clorídrico da seguinte forma: $NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$.

1. a) Verifica que a equação está acertada.
2. b) Por que razão não surge água entre os produtos, ao contrário do que acontece nas neutralizações com hidróxidos?
3. c) A definição moderna afirma que uma base é qualquer substância capaz de aceitar iões $H^+$. Utilizando essa definição, explica por que razão o amoníaco é uma base e o que aconteceu ao seu átomo de azoto ao formar-se $NH_4Cl$.