ONC · Química

Questões de Equilíbrio químico, ácidos, bases e pH da ONC

14 questões oficiais da ONC sobre Equilíbrio químico, ácidos, bases e pH, de 2016 a 2025, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 2 fáceis, 5 médias, 7 difíceis.

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6 questões de Equilíbrio químico, ácidos, bases e pH resolvidas

Questão 1 · ONC 2025 · 3º ano do ensino médio · Questão 3difícil

O ácido domoico (H₃Dom), apresentado na imagem, é produzido por diatomáceas marinhas. Atua como toxina e pode influenciar o comportamento alimentar de certos organismos em oceanos. É uma espécie de sinalizador biológico utilizado para defesa nestes meios. Considere para esse ácido pKa₁ = 1,85; pKa₂ = 4,50 e pKa₃ = 10,60.

Representação da fórmula estrutural do ácido domoico

Fonte: mollview.org

Quando o H₃Dom é colocado em três diferentes soluções aquosos com pHs ajustados para 12, 9 e 6, as substâncias predominantes no meio, produzidas pela dissociação do ácido, são, respectivamente,

A
Dom^-2; HDom^-1 e H₂Dom.
B
Dom^-3; HDom^-2 e H₂Dom^-1.
C
Dom^-3; HDom^-2 e HDom^-2.
D
Dom^-2; H₂Dom^-3 e HDom^-2.
E
Dom^-3; H₂Dom^-1 e H₂Dom^-1.

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Gabarito: C (elaborado pelo Treinamento 101)

Regra prática: se o pH é maior que o pKa, predomina a forma que já perdeu aquele H⁺; se é menor, predomina a forma que ainda o tem.

As formas, em ordem: H₃Dom → (pKa₁ = 1,85) → H₂Dom^- → (pKa₂ = 4,50) → HDom^2- → (pKa₃ = 10,60) → Dom^3-.

pH 12: acima dos três pKa → Dom^-3.
pH 9: acima de 4,50 e abaixo de 10,60 → HDom^-2.
pH 6: também entre 4,50 e 10,60 → HDom^-2.

A alternativa com H₂Dom^-1 em pH 6 erra: essa forma só predomina entre 1,85 e 4,50.

Resposta: C

Dica: coloque os pKa numa reta de pH; cada intervalo entre dois pKa tem uma espécie predominante.

ONC 2023 · 2º ano do ensino médio · Questão 2média

A figura abaixo mostra um gráfico da composição das soluções aquosas de um ácido diprótico (H₂X - fórmula genérica) em termos das frações em mol das espécies, H₂X (linha pontilhada), HX^- (linha tracejada) e X^2- (linha sólida), em função do pH do meio. Geralmente, o gráfico mostrado é denominado de curva dos valores α (alfa) e tem grande utilidade para informar as espécies predominantes em determinadas faixas de pH, fornecendo também valores das constantes de acidez, Ka.

Fonte: Equipe ONC.

Analisando o gráfico acima, assinale a opção correta sobre o sistema mostrado.

A
O ácido em questão possui primeira constante de acidez (Ka1) cerca de 10000 vezes maior do que a segunda constante de acidez (Ka2).
B
A espécie predominante abaixo do pH 6,35 é aquela totalmente desprotonada, enquanto acima de 10,33 observa-se predominância da espécie totalmente protonada.
C
Em pH 8 a espécie que corresponde a um anfótero está muito próxima do seu menor valor de fração em mols.
D
Nos pH’s 6,35 e 10,33 o somatório das frações em mols de todas as espécies do sistema não corresponde a 100%.
E
Uma solução aquosa de concentração analítica 0,1 mol/L da espécie em questão, em pH 4, apresentará quase 100% da espécie HX^-.

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Gabarito: A

Nos cruzamentos das curvas, duas espécies têm a mesma fração (0,5), e então pH = pKa.

1. Constantes.
- H₂X = HX^- em pH 6,35 → pKa1 = 6,35 → Ka1 = 10^-6,35.
- HX^- = X^2- em pH 10,33 → pKa2 = 10,33 → Ka2 = 10^-10,33.
- Ka1/Ka2 = 10^{10,33 − 6,35} = 10^3,98 ≈ 10 000. Alternativa A correta.

2. As outras.
- B: abaixo de 6,35 predomina H₂X (totalmente protonada); acima de 10,33, X^2- (desprotonada). Está invertido.
- C: o anfótero é HX^-, e em pH ≈ 8 a curva tracejada está no seu máximo (≈ 1), não no mínimo.
- D: em qualquer pH a soma das frações é 1 (100%); nos cruzamentos é 0,5 + 0,5.
- E: em pH 4 predomina quase 100% de H₂X.

Resposta: A

Dica: no diagrama de distribuição, cada cruzamento entre espécies vizinhas dá um pKa.

Questão 3 · ONC 2021 · 2º ano do ensino médio · Questão 18difícil

Crômio é um metal lustroso, branco-prateado, cujo nome (do grego, Chroma que significa cor) remete aos seus muitos compostos coloridos. As cores brilhosas dos compostos de crômio (VI) levam aos seus usos como pigmentos por muitos pintores de telas e de vasos de cerâmica. Em solução aquosa, o íon cromato amarelo (CrO₄^2-) encontra-se em equilíbrio com o íon dicromato laranja (Cr₂O₇^2-), conforme pode ser visto na animação onde o gotejamento de soluções de HCl e NaOH deslocam o equilíbrio.

Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=Mda-h-_64gM

Diante do exposto acima, a partir da animação e dos seus conhecimentos, assinale a opção correta abaixo.

A
É possível inferir pela animação que o equilíbrio entre os íons cromato e dicromato depende do pH, mas não do pOH da solução.
B
A reação relativa ao equilíbrio citado é: 2 CrO₄^2-(aq) + 2 H⁺(aq) = Cr₂O₇^2-(aq) + H₂O(l), e a adição de base desloca o equilíbrio para a direita.
C
A reação relativa ao equilíbrio citado é: 2 CrO₄^2-(aq) + 2 H⁺(aq) = Cr₂O₇^2-(aq) + H₂O(l), e o aumento do pOH favorece o aparecimento da coloração amarela.
D
A reação de equilíbrio entre os íons cromato e dicromato é um exemplo de uma reação de desproporcionamento.
E
Os centros metálicos nos íons cromato e dicromato possuem o mesmo número de oxidação e o equilíbrio citado não envolve a transferência de elétrons.

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Gabarito: E (elaborado pelo Treinamento 101)

Equilíbrio: 2 CrO₄^2- (amarelo) + 2 H⁺ ⇌ Cr₂O₇^2- (laranja) + H₂O.

Nox do crômio:
- CrO₄^2-: x + 4(−2) = −2 → x = +6;
- Cr₂O₇^2-: 2x + 7(−2) = −2 → x = +6.

O crômio é +6 nos dois íons, e nenhum outro elemento muda de Nox: não há transferência de elétrons.

A: pH e pOH estão ligados (pH + pOH = 14 a 25 °C); dependendo de um, depende do outro.
B: base consome H⁺ e desloca o equilíbrio para a esquerda (amarelo).
C: aumentar o pOH é diminuir o pH (mais H⁺): favorece o dicromato, laranja.
D: desproporcionamento exige o mesmo elemento sofrendo oxidação e redução; aqui nem há oxirredução.

Resposta: E

Dica: cromato/dicromato é um equilíbrio ácido-base, não redox: ácido deixa laranja, base deixa amarelo.

Questão 4 · ONC 2020 · 3º ano do ensino médio · Questão 18difícil

A figura abaixo mostra um gráfico de energia potencial versus a coordenada de uma dada reação (Reagentes = Produtos). No gráfico, podemos ver assinaladas as energias de ativação no sentido direto da reação (Ea_D) e no sentido inverso da reação (Ea_I).

Utilizando a equação de Arrhenius (na forma logarítmica) para os dois sentidos da reação, temos:

Onde k_D e k_I são as constantes de velocidade no sentido direto e inverso, respectivamente; A_D e A_I são os fatores pré-exponenciais ou de frequência, que correspondem a valores positivos não nulos; R é a constante universal dos gases ideais; e T é a temperatura absoluta. Se subtrairmos as expressões membro a membro, obtemos:

Sob determinadas circunstâncias, e no equilíbrio, a constante de equilíbrio, K_eq, é dada pela razão entre as constantes de velocidade direta e inversa, ou seja: K_eq = k_D/k_I. Assim: (tomando A_D/A_I = A)

Diante do exposto, assinale a opção que mostra corretamente a informação sobre a variação de entalpia da reação e o gráfico da relação entre o logarítmo natural da constante de equilíbrio e o inverso da temperatura absoluta.

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Gabarito: B

1. Entalpia. No gráfico, os produtos estão abaixo dos reagentes, e a barreira no sentido inverso é maior que no direto (Ea_I > Ea_D). Então:
ΔH = Ea_D − Ea_I < 0: a reação é exotérmica.

2. Gráfico. A última expressão é
ln(K_eq) = ln(A) − (Ea_D − Ea_I)/(RT) = ln(A) − (ΔH/R) × (1/T).

É uma reta em função de 1/T, com coeficiente angular −ΔH/R. Como ΔH < 0, o coeficiente angular é positivo: ln(K_eq) cresce com 1/T. O ponto onde a reta corta o eixo vertical é ln(A), que pode ser positivo.

A opção certa é a que diz "exotérmica" e mostra uma reta crescente.

Resposta: B.

Por que as outras atraem: a reta decrescente é o caso endotérmico; a reta horizontal seria ΔH = 0.

Dica: em reação exotérmica, aquecer (1/T menor) diminui K; por isso ln K sobe quando 1/T aumenta (equação de van 't Hoff).

Questão 5 · ONC 2019 · 2º ano do ensino médio · Questão 11difícil

A homeostase ácido-base é um dos sistemas mais bem regulados nos organismos vivos. Os tampões no sangue são responsáveis pela estabilidade do pH, sendo um dos mais importantes o tampão de bicarbonato cujo os componentes são regulados pelos pulmões e rins e cujo equilíbrio pode ser representado pela reação:

A concentração do CO₂(aq) é diretamente proporcional à pressão do CO₂ gasoso nos pulmões, estando estas relacionadas pela lei de Henry. A importância da regulação do pH pode ser ilustrada por sua influência em várias redes fisiológicas, por exemplo, transporte de oxigênio mediado por hemácias contendo hemoglobina. A hemoglobina possui menor afinidade ao oxigênio nos tecidos com menor valor de pH.

Com base no texto e nos mecanismos de funcionamento dos tampões, incluindo os conceitos de deslocamento de equilíbrio químico, assinale a opção CORRETA:

A
Durante uma intensa atividade física, o pH nos músculos diminui devido ao metabolismo anaeróbico, assim o equilíbrio do tampão deve ser deslocado para a esquerda para que nestes tecidos o pH aumente e não haja prejuízo para o transporte de oxigênio pela hemoglobina.
B
O efeito de resposta do equilíbrio do tampão deslocando-se para a esquerda é conseguido aumentando-se a pressão de gás carbônico nos pulmões.
C
O aumento da pressão de CO₂ gasoso nos pulmões afeta o equilíbrio do tampão de tal forma que uma eventual produção de ácido pelo organismo seria prontamente regulada.
D
Para que a ação do tampão de bicarbonato seja efetiva é necessário que a concentração de CO₂ dissolvido seja muito maior do que a concentração do próprio bicarbonato.

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Gabarito: A

O equilíbrio da figura é CO₂(aq) + H₂O(l) ⇌ HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq).

A – correta. No exercício intenso, o músculo produz ácido láctico e o H⁺ aumenta. Pelo princípio de Le Chatelier, o excesso de H⁺ reage com o HCO₃⁻ e o equilíbrio se desloca para a esquerda, consumindo H⁺ e fazendo o pH voltar a subir, o que protege o transporte de O₂ pela hemoglobina.

B – falsa. Aumentar o CO₂ (um reagente) desloca o equilíbrio para a direita, não para a esquerda. Para deslocar para a esquerda, é preciso eliminar CO₂ (respirar mais rápido).

C – falsa. Mais CO₂ desloca para a direita e produz mais H⁺: piora a acidez em vez de regular.

D – falsa. O tampão neutraliza ácido com o bicarbonato; ele precisa de bastante HCO₃⁻. No sangue, na verdade, há cerca de 20 vezes mais bicarbonato que CO₂ dissolvido.

Resposta: A

Dica: no tampão bicarbonato, excesso de H⁺ é absorvido pelo HCO₃⁻ e vira CO₂, que os pulmões eliminam; por isso a respiração acelera quando o sangue fica ácido.

Questão 6 · ONC 2018 · 2º ano do ensino médio · Questão 1fácil

Muitas reações que acontecem no nosso corpo sofrem influência direta do tipo de alimentação que ingerimos. A azia é um exemplo clássico:

O excesso de ácido clorídrico no processo digestivo acaba por fazer com que este ácido suba pelo estômago e passe pelo esfíncter interior do esófago, provocando pequenas “queimaduras” que nos dão uma sensação de ardor na garganta e no peito. Dentre as ações descritas abaixo, qual seria recomendável para amenizar os efeitos da azia no nosso corpo?

A
Beber água
B
Beber suco de laranja
C
Beber porções de vinagre
D
beber leite de magnésia

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Gabarito: D

A azia é causada pelo excesso de ácido clorídrico (HCl) do estômago. Para aliviar, é preciso neutralizar esse ácido com uma base fraca, que não agrida o organismo.

O leite de magnésia é uma suspensão de hidróxido de magnésio, Mg(OH)₂, uma base fraca usada como antiácido:

Mg(OH)₂ + 2 HCl → MgCl₂ + 2 H₂O

Suco de laranja (ácido cítrico) e vinagre (ácido acético) são ácidos: piorariam a azia.
A água apenas dilui um pouco, sem neutralizar o ácido.

Resposta: D (leite de magnésia).

Dica: ácido se combate com base (neutralização); antiácidos comuns são Mg(OH)₂, Al(OH)₃ e NaHCO₃.