Domande riguardo equilibri chimici in Enem sono molto ricorrenti. Con questo in mente, abbiamo creato questo materiale, che porta gli argomenti più importanti su questa branca della Chimica Fisica trattati nell'esame di scuola superiore nazionale (Enem).
Tra le problematiche legate all'equilibrio chimico, abbiamo equilibrio costante in termini di concentrazione in mol/L e in termini di pressione, costante di equilibrio ionico, costante di ionizzazione, spostamento dell'equilibrio, pH e pOH, costante di idrolisi, tampone e costante di solubilità.
Tra i temi sopra descritti, alcuni di essi acquistano maggiore risalto in Enem:
Spostamento di equilibrio
Costante di ionizzazione
pH
idrolisi salina
Video lezione sull'Equilibrio Chimico presso Enem
1. Spostamento di equilibrio in Enem
1.1- (Enem 2015) L'ipossia o malattia dell'altezza consiste in una diminuzione dell'ossigeno (O2) nel sangue arterioso del corpo. Per questo motivo molti atleti avvertono disagio (mal di testa, vertigini, mancanza di respiro) quando praticano attività fisica ad alta quota. In queste condizioni si avrà una diminuzione della concentrazione di emoglobina ossigenata (HbO
2) in equilibrio nel sangue, secondo la relazione:
La variazione della concentrazione di emoglobina ossigenata nel sangue avviene a causa di:
a) l'aumento della pressione sanguigna.
b) l'aumento della temperatura corporea.
c) ridurre la temperatura dell'ambiente.
d) la caduta della pressione parziale di ossigeno.
e) la diminuzione della quantità di globuli rossi.
Emoglobina ossigenata (HbO2) si trova nei reagenti (a destra) dell'equazione. L'esercizio chiede quale delle opzioni porterebbe ad una variazione dell'emoglobina ossigenata nel sangue, cioè sposterebbe l'equilibrio a sinistra oa destra.
a) Falso. L'aumento del flusso sanguigno non ha nulla a che fare con l'aumento della pressione sanguigna.
b) Falso. La temperatura non modifica il bilanciamento previsto.
c) Falso. La temperatura non modifica il bilanciamento previsto.
d) Vero. Diminuendo la pressione parziale dell'ossigeno si riduce la quantità di emoglobina ossigenata, spostando l'equilibrio a sinistra.
e) Falso. La diminuzione del numero di globuli rossi farà diminuire sia il numero di emoglobine che le emoglobine ossigenate.
1.2- (Enema 2011) Le bevande analcoliche sono diventate sempre più obiettivi delle politiche di salute pubblica. I prodotti a base di colla contengono acido fosforico, una sostanza dannosa per la fissazione del calcio, un minerale che è il componente principale della matrice dentale. La carie è un processo dinamico di squilibrio nel processo di demineralizzazione dentale, perdita di minerali dovuta all'acidità. È noto che il componente principale dello smalto dei denti è un sale chiamato idrossiapatite. La soda, per la presenza di saccarosio, diminuisce il pH del biofilm (placca batterica), provocando la demineralizzazione dello smalto dentale. I meccanismi di difesa salivare impiegano dai 20 ai 30 minuti per normalizzare il livello di pH, rimineralizzando il dente. La seguente equazione chimica rappresenta questo processo:
Considerando che una persona consuma quotidianamente bevande analcoliche, può verificarsi un processo di demineralizzazione dentale a causa dell'aumento della concentrazione di:
a) OH-, che reagisce con gli ioni Ca2+, spostando l'equilibrio a destra.
b) H+, che reagisce con gli ossidrili OH-, spostando l'equilibrio a destra.
c) OH-, che reagisce con gli ioni Ca2+, spostando l'equilibrio a sinistra.
d) H+, che reagisce con gli ossidrili OH-, spostando l'equilibrio a sinistra.
e) Ca2+, che reagisce con gli ossidrili OH-, spostando l'equilibrio a sinistra.
Risposta esatta: Lettera b
Risoluzione
Il processo di demineralizzazione sposta l'equilibrio a destra. Quando una persona beve soda, sta ingerendo un materiale acido, cioè aumentando la quantità di H+ nel mezzo. l'H+ interagisce rapidamente con l'OH- di equilibrio, riducendo la quantità di OH-. In questo modo l'equilibrio si sposta verso destra, demineralizzando il dente.
1.3- (Enem-2013) Uno dei passaggi nel trattamento dell'acqua è la disinfezione, con la clorazione come metodo più utilizzato. Questo metodo consiste nel dissolvere il gas di cloro in una soluzione sotto pressione e applicarlo all'acqua da disinfettare. Le equazioni della reazione chimica coinvolte sono:
L'azione disinfettante è controllata dall'acido ipocloroso, che ha un potenziale di disinfezione circa 80 volte maggiore di quello dell'anione ipoclorito. Il pH del mezzo è importante perché influenza la misura in cui l'acido ipocloroso si ionizza. Affinché la disinfezione sia più efficace, il pH dell'acqua da trattare deve essere più vicino a:
a) 0
b) 5
c) 7
d) 9
e) 14
Risposta esatta: Lettera b
Secondo il testo, la migliore azione disinfettante è svolta dalla sostanza HClO. Pertanto, ogni interpretazione e conclusione deve essere orientata verso un modo per ottenere questa sostanza.
La sostanza HClO è presente nel secondo equilibrio, quindi una tattica interessante è spostare questo equilibrio a sinistra. Per questo, secondo il principio di Le Chatelier, abbiamo la possibilità di aumentare la quantità di H+ (aggiungendo una sostanza acida, pH inferiore a 7) o aumentare la quantità di Cl-.
È interessante notare che, nella prima equazione, c'è un altro equilibrio chimico, che ha la specie HClO-, che ha un'affinità con H+, spostando l'equilibrio a sinistra. Questa è una mossa che non vogliamo.
Pertanto, dobbiamo usare un pH acido (inferiore a 7). Tuttavia, questo pH non dovrebbe essere troppo acido per evitare molti cationi H.+ nel mezzo.
Vedi anche:Equilibrio chimico in grotta
2. pH e idrolisi salina in Enem
2.1- (Enem-2017) Diversi prodotti naturali possono essere ottenuti dalle piante attraverso il processo di estrazione. Il lapachol appartiene alla classe dei naftochinoni. La sua struttura ha un enolo idrossile (pKa = 6,0) che permette di isolare questo composto dalla segatura di ipe mediante estrazione con una soluzione adeguata, seguita da semplice filtrazione. Si consideri che pKa = -log Ka e che Ka è la costante acida della reazione di ionizzazione del lapacol.
Quale soluzione utilizzare per estrarre il lapacholo dalla segatura di ipê in modo più efficiente?
a) Soluzione di Na2CO3 per formare un sale lapacolo.
b) Soluzione tampone acido acetico/acetato di sodio (pH = 4,5).
c) Soluzione di NaCI per aumentare la forza ionica del mezzo.
d) Soluzione di Na2SOLO4 formare una coppia ionica con il lapacolo.
e) Soluzione di HCI per estrarla mediante una reazione acido-base.
L'affermazione indica che il pKa della sostanza è 6.0. Questo valore pKa deve essere utilizzato nell'espressione pKa:
Poiché il tuo Ka è piccolo, il lapacolo è una sostanza acida, quindi per rimuoverlo è utile utilizzare una sostanza basica.
un vero. Il sale è basico, in quanto deriva da una base forte (perché è della famiglia IA), e CO3 deriva da un acido debole (H2CO3).
b) Falso. La soluzione tampone è acida e abbiamo bisogno di una base.
c) Falso. NaCl è un sale neutro, in quanto deriva da una base forte (perché appartiene alla famiglia IA) e Cl deriva da un acido forte (HCl).
d) Falso. A2SOLO4 è un sale neutro, in quanto Na proviene da una base forte (perché è della famiglia IA), e SO4 deriva da un acido forte (H2SOLO4).
è falso. HCl è un acido e abbiamo bisogno di una base.
2.2- (Enem- 2014) Al fine di ridurre al minimo gli impatti ambientali, la legislazione brasiliana stabilisce che i residui chimici rilasciati direttamente nel corpo ricevente hanno un pH compreso tra 5,0 e 9,0. Un rifiuto liquido acquoso generato in un processo industriale ha una concentrazione di ioni ossidrile pari a 1.0.10-10 mol/l. Per ottemperare alla normativa, un chimico ha separato le seguenti sostanze, disponibili nel magazzino dell'azienda: CH3COOH, Na2SO4, CH3OH, K2CO3 e NH4cl.
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Affinché il residuo possa essere rilasciato direttamente nel corpo ricevente, quale sostanza potrebbe essere utilizzata per regolare il pH?
a) CH3COOH
bidone2SOLO4
c) CH3Oh
d) K2CO3
e) NH4Cl
Risposta esatta: lettera D
Risoluzione
Passo 1: Determinare il pH del residuo.
L'esercizio indica che il residuo ha una concentrazione di idrossido pari a 10-10.
Pertanto, possiamo calcolare il pH di questo residuo:
Da quanto sopra si deduce che il residuo ha carattere acido, in quanto il suo pH è inferiore a 7. Quindi, per neutralizzarlo, è essenziale utilizzare una sostanza con un carattere basico.
Passo 2: Determinare il carattere di ciascun sale per indicare quale è di base, come il CH3COOH (alternativa a) è un acido e CH3OH (alternativa c) è un alcol, classe organica con carattere acido.
b) Sale neutro, in quanto il Na proviene da una base forte (perché è della famiglia IA), e il SO4 deriva da un acido forte (H2SOLO4).
d) Sale basico, in quanto K deriva da una base forte (perché è della famiglia IA), e CO3 deriva da un acido debole (H2CO3).
e) Sale acido, come NH4 deriva da una base debole (NH4OH) e Cl proviene da un acido forte (HCl).
2.3- (Enem- 2014) Un ricercatore nota che l'etichetta su uno dei barattoli in cui tiene un concentrato di enzimi digestivi è illeggibile. Non sa quale enzima contenga il bicchiere, ma sospetta che sia una proteasi gastrica, che agisce nello stomaco digerendo le proteine. Sapendo che la digestione nello stomaco è acida e l'intestino è basico, assembla cinque provette con il cibo diverso, aggiungere il concentrato enzimatico a soluzioni a pH determinato e attendere di vedere se l'enzima agisce in qualche modo loro. La provetta in cui l'enzima deve agire per indicare che l'ipotesi del ricercatore è corretta è quella che contiene:
a) cubetto di patate in soluzione con pH = 9.
b) pezzo di carne in soluzione con pH = 5.
c) albume d'uovo sodo in soluzione con pH = 9.
d) porzione di pasta in soluzione con pH = 5.
e) pallina di burro in soluzione con pH = 9.
Risposta esatta: Lettera b
L'esercizio richiede allo studente una buona interpretazione e correlazione con le conoscenze biochimiche degli alimenti. Informa che il ricercatore pensa che l'enzima sia digestivo, agisce a pH acido e agisce sulle proteine (perché è una proteasi).
Se questo enzima agisce in un ambiente acido, il pH deve essere inferiore a 7. La carne è costituita da proteine, mentre la pasta è costituita da carboidrati. Quindi la risposta giusta è alternativa b.
2.4- (Enem- 2012) Una casalinga ha fatto cadere accidentalmente dell'acqua dallo scongelamento di un pesce nel frigorifero, che ha lasciato un odore forte e sgradevole all'interno dell'elettrodomestico. È noto che l'odore caratteristico del pesce è dovuto alle ammine, e che questi composti si comportano come basi. Nella tabella sono elencate le concentrazioni di idrogeno di alcuni materiali presenti in cucina, che la casalinga sta pensando di utilizzare per pulire il frigorifero.
Tra i materiali elencati, quali sono appropriati per alleviare questo odore?
a) Alcool o sapone
b) Succo di limone o alcol
c) Succo di limone o aceto
d) Succo di limone, latte o sapone
e) Sapone o soda/carbone di soda
Risposta esatta: lettera C
Risoluzione
L'esercizio propone una situazione problematica in cui il frigorifero di una casalinga ha un forte odore provocato da una sostanza di natura basica. Pertanto, ci si chiede quali materiali sarebbero interessanti per risolvere questo problema.
Per neutralizzare una base è necessario utilizzare un materiale di natura acida o con un pH inferiore a 7. Come l'esercizio ha fornito i valori delle concentrazioni di H+ dei materiali, è stato sufficiente utilizzare ciascuno nell'espressione seguente:
Così:
Succo: pH = 2
Latte: pH = 6
Aceto: pH = 3
Alcool: pH = 8
Sapone: pH = 12
Barile: pH = 12
I materiali con un carattere acido sono succo, aceto e latte. Pertanto, solo l'alternativa c porta materiali di natura acida.
3. Costante di equilibrio in Enem
3.1- (Enem-2016) Dopo la loro completa usura, i pneumatici possono essere bruciati per la generazione di energia. Tra i gas generati nella combustione completa della gomma vulcanizzata, alcuni sono inquinanti e causano piogge acide. Per evitare che fuoriescano nell'atmosfera, questi gas possono essere fatti gorgogliare in una soluzione acquosa contenente una sostanza adatta. Considerare le informazioni sulla sostanza elencate nella tabella seguente:
Tra le sostanze elencate in tabella, quella in grado di rimuovere in modo più efficiente i gas inquinanti è (a)
a) fenolo.
b) piridina.
c) metilammina.
d) idrogenofosfato di potassio.
e) idrogeno solfato di potassio.
Risposta esatta: lettera D
Risoluzione
L'esercizio pone una situazione problematica in cui i gas inquinanti favoriscono le piogge acide. Poi chiede quale delle sostanze citate sarebbe interessante per neutralizzare questi gas e, di conseguenza, evitare le piogge acide.
Per evitare le piogge acide, i gas acidi devono essere neutralizzati utilizzando una soluzione basica. Le sostanze con questa caratteristica sono quelle che rilasciano preferibilmente gruppi OH- nel mezzo. Nella tabella, la piridina, la metilammina e l'idrogeno fosfato di potassio sono sostanze di base.
Quindi, per determinare la sostanza in grado di rimuovere i gas inquinanti in modo più efficiente, dobbiamo analizzare il valore della costante di ionizzazione. Maggiore è la costante, maggiore è la capacità di rilasciare OH-. Così il potassio idrogeno fosfato è la sostanza più adatta in questo caso.
3.2- (Enem-2015) Diversi acidi sono utilizzati nelle industrie che smaltiscono i loro effluenti in corpi idrici, come fiumi e laghi, che possono influenzare l'equilibrio ambientale. Per neutralizzare l'acidità, si può aggiungere all'effluente sale di carbonato di calcio in quantità adeguate, poiché produce bicarbonato, che neutralizza l'acqua. Le equazioni coinvolte nel processo sono presentate:
In base ai valori delle costanti di equilibrio delle reazioni II, III e IV, a 25oh C, qual è il valore numerico della costante di equilibrio della reazione I?
a) 4.5x10-26
b) 5x10-5
c) 0,8x10-9
d) 0.2x105
e) 2.2x1026
Risposta esatta: Lettera b
Risoluzione
Questo esercizio prevede una ionizzazione costante. Inizialmente, è essenziale capire che l'equazione I è in realtà il risultato (somma) delle equazioni II, III e IV. Pertanto, per avviare la risoluzione, dobbiamo utilizzare i principi di legge di Hess.
Passo 1: Uso della legge di Hess.
Invertendo l'equazione II e mantenendo le equazioni III e IV, abbiamo:
Quindi, possiamo osservare che l'anione CO3-2 e il catione H+ sarà eliminato e la somma delle equazioni risulterà nell'equazione I.
Passo 2: calcolo costante
La costante di equilibrio dell'equazione di ionizzazione è sempre data moltiplicando le costanti delle altre equazioni:
Di Me. Diogo Dias
