(Pucpr 2016) Os efeitos tóxicos do dióxido de carbono exigem a sua remoção contínua de espaços fechados. A reação entre hidróxido de lítio e de dióxido de carbono é usada para remover o gás de naves espaciais e submarinos. O filtro utilizado nestes equipamentos é basicamente composto de hidróxido lítio. O ar seria direcionado para o filtro através de ventiladores, ao entrar em contato com o hidróxido de lítio presente nos filtros ocorre a reação com o dióxido de carbono existente no ar. A reação global é exotérmica, formando carbonato de lítio sólido e água no estado gasoso.
Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2014/trabalhos/14/4463-18723.html.
Analisando o texto e a reação não balanceada, assinale a alternativa CORRETA.
a) A reação entre o gás carbônico e hidróxido de lítio forma um sal com
.
b) A constante de hidrólise deste sal é dada pela seguinte relação:
.
c) É impossível a reação de hidrólise entre o hidróxido de lítio e o ácido carbônico, reagentes responsáveis pela produção de carbonato de lítio.
d) A constante de hidrólise para o referido sal pode ser dada por: Kh = Kw.
e) A reação acima é exotérmica, ou seja, torna o ambiente muito frio.
Analisando o texto e a reação não balanceada, assinale a alternativa CORRETA.
a) A reação entre o gás carbônico e hidróxido de lítio forma um sal com
b) A constante de hidrólise deste sal é dada pela seguinte relação:
c) É impossível a reação de hidrólise entre o hidróxido de lítio e o ácido carbônico, reagentes responsáveis pela produção de carbonato de lítio.
d) A constante de hidrólise para o referido sal pode ser dada por: Kh = Kw.
e) A reação acima é exotérmica, ou seja, torna o ambiente muito frio.
Passo 1
O enunciado dá a reação não balanceada
e pede que eu assinale a alternativa CORRETA dentre as opções (a) a (e).
Informações relevantes do enunciado que vou usar: e
reagem formando
(carbonato de lítio) e
; a reação é dita exotérmica no texto.
O que o enunciado pergunta implicitamente: qual das afirmações sobre o sal formado, suas hidrólises e sobre a natureza térmica da reação é correta?
Informações relevantes do enunciado que vou usar:
O que o enunciado pergunta implicitamente: qual das afirmações sobre o sal formado, suas hidrólises e sobre a natureza térmica da reação é correta?
Passo 2
Primeiro passo técnico: balancear a reação (vai me ajudar a entender este sal formado). Vou balancear por inspeção contando átomos iniciais:
- Carbono: 1 no
e 1 em → ok. - Lítio: cada
tem 1 Li; produto tem 2 Li → preciso de 2 . - Hidrogênio: com
temos H e produto tem com 2 H → ok. - Oxigênio: checando depois dá compatível.
Logo a equação balanceada é
Passo 3
Identificar o sal formado:
é o carbonato de lítio. Um sal é formado por um cátion (
) e um ânion (
). Vou analisar a natureza aquosa desse sal (ácido, neutro ou básico), porque várias alternativas falam de hidrólise e de
.
Passo 4
Relembrando o conceito de hidrólise de sais (aula rápida e prática):
- Hidrólise é quando o ânion ou cátion do sal reage com a água, alterando
ou . - Cátions de bases fortes (grupo 1 como
) não hidrolisam de modo significativo — são espectadores, não alteram o pH. - Ânions que são bases conjugadas de ácidos fracos hidrolisam, gerando
e tornando a solução básica.
No nosso caso,
é a base conjugada do íon
(e relacionada ao ácido carbônico
), e efetivamente sofre hidrólise em água pela reação (a hidrólise que importa aqui):
Essa reação produz
, portanto a solução aquosa de
fica básica (mais
que em água pura).
Passo 5
Lembrando a relação entre pH e pOH: em água à temperatura padrão
Uma solução básica tem
, o que implica
. Como a hidrólise do ânion carbonato gera
, a solução de
é básica, logo tem
. Isso responde diretamente à alternativa (a): ela afirma que o sal formado tem
. Isso é compatível com o comportamento básico do carbonato.
Passo 6
Agora verifico as demais alternativas uma a uma, explicando por que são falsas (para consolidar o aprendizado):
Sobre (b): a alternativa propõe a expressão
Isso está incorreto por vários motivos: não existe a espécie
(a escrita está errada); a hidrólise relevante para
é
logo a constante de hidrólise (para essa reação) deve ser
sem
no denominador (pois água é solvente e sua atividade é ~1). Portanto (b) está errada.
Passo 7
Sobre (c): ela diz que “É impossível a reação de hidrólise entre o hidróxido de lítio e o ácido carbônico, reagentes responsáveis pela produção de carbonato de lítio.” Primeiro, a expressão é confusa:
(base forte) e
(ácido) reagem por neutralização formando
e água — é perfeitamente possível e é justamente o que o enunciado descreve. Se a afirmação quer dizer que hidrólise entre os reagentes é impossível, isso não faz sentido: ácido e base reagem. Portanto (c) é falsa.
Passo 8
Sobre (d): ela afirma
(ou seja, a constante de hidrólise do sal é igual ao produto iônico da água). Para o caso do ânion
a relação correta liga
com a constante de acidez do ácido conjugado. Para a reação
pode-se mostrar que
onde
é a constante de ionização de
para dar
(
). Assim
não é igual a
em geral, salvo numa situação excepcional onde
(o que não ocorre). Portanto (d) é falsa.
Passo 9
Sobre (e): o enunciado menciona que a reação global é exotérmica. Exotérmica significa liberar calor para o meio, logo aquece o ambiente (tende a tornar o ambiente mais quente). A alternativa (e) afirma que por ser exotérmica “torna o ambiente muito frio”, o que é o oposto do correto. Logo (e) é falsa.
Passo 10
Resumo lógico: (a) está em acordo com a química do carbonato (
hidrolisa formando
, solução básica →
). (b), (c), (d) e (e) estão incorretas por razões explícitas acima. Portanto a alternativa correta é a (a).
Resposta
a)