(a) O íon hidrogeno-oxalato é anfótero. Escreva uma equação química balanceada mostrando como ele age como um ácido em relação à água e outra equação mostrando como ele age como uma base em relação à água. (b) Qual é o ácido conjugado de \mathrm{HC}_{2} \mathrm{O}_{4} ? Qual é sua base conjuga Resposta:
(a) Ácido: \mathrm{HC}_{2} \mathrm{O}_{4}{ }^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \leftrightarrow \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}{ }^{2-}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})
Base: \mathrm{HC}_{2} \mathrm{O}_{4}^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \leftrightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • (a) Escrever uma equação química balanceada mostrando como o íon hidrogeno‑oxalato age como ácido em relação à água e outra equação mostrando como ele age como base em relação à água.
  • (b) Identificar o ácido conjugado de \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} e identificar a sua base conjugada.
Informações relevantes dadas:
  • O íon é \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} (hidrogeno‑oxalato).
  • Diz‑se que ele é anfótero (ou seja, pode agir como ácido ou como base).
  • Recurso comum: quando reagimos com água, usamos as espécies \mathrm{H_{3}O^{+}} (hidronio) e \mathrm{OH^{-}} (hidróxido) para mostrar transferência de próton.

Passo 2

Conceito importante (passo a passo, sem pular etapas):
  • Definição de Brønsted‑Lowry: um ácido é uma espécie que doa um próton \mathrm{H^{+}}; uma base é uma espécie que aceita um próton \mathrm{H^{+}}.
  • Quando uma espécie doa um próton, o que sobra é a sua base conjugada (difere por um próton a menos). Quando uma espécie aceita um próton, o produto é o seu ácido conjugado (difere por um próton a mais).
  • Exemplos simples para fixar: \mathrm{HCl} doa \mathrm{H^{+}} e vira \mathrm{Cl^{-}} (conjugada base). \mathrm{NH_{3}} aceita \mathrm{H^{+}} e vira \mathrm{NH_{4}^{+}} (conjugado ácido).
  • Aplicando isso: para \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} — se ele doar um próton vira \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}; se ele aceitar um próton vira \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}}. A idéia agora é escrever essas transferências mostrando a água como parceiro (doando ou aceitando próton).

Passo 3

Montando a equação em que \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} age como ácido (doa próton):
  • Como ácido ele doa um \mathrm{H^{+}} para a água. A água aceita o próton e forma \mathrm{H_{3}O^{+}}.
  • A espécie que resulta da doação de \mathrm{H^{+}} por \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} é \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}.
  • Escrevendo a reação com estados físicos (balanceada em átomos e cargas):
\mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}(aq)} + \mathrm{H_{2}O(l)} \rightleftharpoons \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}(aq)} + \mathrm{H_{3}O^{+}(aq)}
  • Verificação rápida de conservação:
    • Átomos de hidrogênio: à esquerda 1 em \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} + 2 em \mathrm{H_{2}O} = 3; à direita 3 em \mathrm{H_{3}O^{+}} e 0 em \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}} = 3.
    • Oxigênios e carbonos também conservados; carga: à esquerda -1 + 0 = -1; à direita -2 + (+1) = -1. Tudo ok.

Passo 4

Montando a equação em que \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} age como base (aceita próton):
  • Como base ele aceita um \mathrm{H^{+}} que vem da água. A água, ao doar \mathrm{H^{+}}, fica como \mathrm{OH^{-}}.
  • A espécie que resulta da aceitação de \mathrm{H^{+}} por \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} é \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}} (ácido oxálico).
  • Escrevendo a reação (balanceada em átomos e cargas):
\mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}(aq)} + \mathrm{H_{2}O(l)} \rightleftharpoons \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}(aq)} + \mathrm{OH^{-}(aq)}
  • Verificação rápida:
    • Hidrogênios: esquerda 1 + 2 = 3; direita 2 em \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}} + 1 em \mathrm{OH^{-}} = 3.
    • Carga: esquerda -1 + 0 = -1; direita 0 + (-1) = -1. Balanceado.

Passo 5

Identificando ácido conjugado e base conjugada (definição aplicada direto):
  • Se tratarmos \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} como ácido, ao perder um próton forma \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}. Portanto \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}} é a base conjugada de \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}}.
  • Se tratarmos \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} como base, ao ganhar um próton forma \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}}. Portanto \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}} é o ácido conjugado de \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}}.
  • Resumindo em pares conjugados (cada par difere por um próton):
    • \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}} / \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}}
    • \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}} / \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}

Passo 6

Pequena dica prática para a prova (passo a passo mental):
  • Para achar o ácido conjugado de qualquer base, adicione um próton ( \mathrm{H^{+}}) e ajuste a carga; para achar a base conjugada de qualquer ácido, remova um próton ( \mathrm{H^{+}}) e ajuste a carga.
  • Quando a questão envolver água, escolha a forma apropriada: água aceita próton → forma \mathrm{H_{3}O^{+}}; água doa próton → forma \mathrm{OH^{-}}.
  • Você já montou as duas equações e identificou conjugados — pratique esse raciocínio em mais alguns íons anfóteros (por ex. \mathrm{HCO_{3}^{-}}) para fixar.

Resposta

(a) \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}(aq)} + \mathrm{H_{2}O(l)} \rightleftharpoons \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}(aq)} + \mathrm{H_{3}O^{+}(aq)}\n(a) \mathrm{HC_{2}O_{4}^{-}(aq)} + \mathrm{H_{2}O(l)} \rightleftharpoons \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}(aq)} + \mathrm{OH^{-}(aq)}\n(b) Ácido conjugado: \mathrm{H_{2}C_{2}O_{4}}\n(b) Base conjugada: \mathrm{C_{2}O_{4}^{2-}}

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