IME/ITA ⇒ Simulado ITA) Equilíbrio Iônico

[careca]

Em um aquário de 400 litros, cujo nível de bicarbonato é mantido constante é inicialmente igual a 122 mg/L e, deseja-se elevar o pH de 8,3 para 8,48.
Para isso, pode-se utilizar um reator de cálcio. Esse equipamento utiliza uma mídia composta predominantemente por carbonato de cálcio e um fluxo de dióxido de carbono confinado em um cilindro submetido à pressão de 4,1 atm. O dióxido de carbono serve para criar um pH ligeiramente ácido,
dissolvendo a mídia calcárea e produzindo uma solução aquosa de bicarbonato de cálcio, que é devolvida para o aquário. Para fins de evitar mudanças bruscas no nível de bicarbonato no sistema, o aquarista prefere fazer a atuação no período de 10 dias, em que o reator de cálcio deve se manter ligado por 10 horas ao dia. Assumindo que a pressão parcial e a solubilidade do CO2(g) não será alterada durante o processo, assinale a alternativa que indica o valor aproximado do fluxo correto de CO2 sobre o reator.

Dados: pKa1 = 6; pKa2 = 10.; log2 = 0,3 ; log3 = 0,48

a) 0,6 L/h
b) 0,9 L/h
c) 1,2 L/h
d) 1,5 L/h
e) 1,8 L/h

Resposta

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Gabarito = (B)

[Tassandro]

careca,
Tens a resolução dessa questão?

[Ósmio]

Olá careca e @Tassandro,

Minha tentativa:

pH inicial -> 8,3
pH final -> 8,48

Reações (ácido carbônico ou CO2):

[tex3]pka1\ H_2CO_3 \leftrightharpoons HCO_3^- + H^+\\pka2\ HCO_3^-\leftrightharpoons CO_3^{2-} + H^+\\reator:\ CaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow Ca(HCO_3)_2[/tex3]

Cálculos:

1-Início

[tex3]8,3=6+log(\frac{[HCO_3^-]_o}{[CO_2]})\\log(2×10^2)=log(\frac{[HCO_3^-]_o}{[CO_2]}) \\ [HCO_3^-]_o=200×[CO_2][/tex3]

2-Após atuação do reator

[tex3]8,48=6+log(\frac{[HCO_3^-]_f}{[CO_2]})\\log(3×10^2)=log(\frac{[HCO_3^-]_f}{[CO_2]}) \\ [HCO_3^-]_f=300×[CO_2][/tex3]

Repare que estou considerando que a conc. de CO2 no aquário não muda, o que ocorre é apenas a adiação de bicarbonato pelo reator. Assim:

[tex3][HCO_3^-]_f=1,5×[HCO_3^-]_o\\HCO_3^-]_o+[HCO_3^-]_{ad.}=1,5×[HCO_3^-]_o\\ [HCO_3^-]_{ad.}=0,5×[HCO_3^-]_o\\n_{ad}=0,5×n_o[/tex3]

MM (bicarbonato) = 61g/mol

[tex3]n_o=\frac{0,122g/l}{61g/mol}×400l=0,8mol\\n_{ad}=0,4mol[/tex3]

Repare também que pra 1 mol de CO2 são gerados 2 de bicarbonatos que serão colocados no aquário. Assim:

[tex3]n_{CO_2}=0,2mol\\4,1×V=0,2×0,082×298\\V=1,19L[/tex3]

Porém, esse é o volume adicionado de CO2 ao fim do dia, ent a resposta seria o resultado/10 que daria 0,12L/h. Mais próximo é C. Não consigo ver meu erro na resolução.