Exercício 8.1 · Exame Nacional Física e Química A Época especial 2025

8. A dessalinização da água do mar permite obter água potável a partir de água salgada.

8.1. Neste processo, pode ser necessário acidificar a água do mar pela adição de uma solução aquosa de ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$ ($M = 98{,}08\text{ g mol}^{-1}$). Os iões $\text{SO}_4^{2-}$ podem conduzir à precipitação dos iões $\text{Ca}^{2+}$, existentes na água do mar, sob a forma de sulfato de cálcio, $\text{CaSO}_4$. Entre o precipitado e os iões em solução estabelece-se um equilíbrio que pode ser traduzido por

$$\text{CaSO}_4\text{(s)} \rightleftharpoons \text{Ca}^{2+}\text{(aq)} + \text{SO}_4^{2-}\text{(aq)} \quad K_s = 7{,}1 \times 10^{-5}\text{, à temperatura } T$$

8.1.1.

A solubilidade, $s$, do sulfato de cálcio é dada por

()

8.1.2.

Para estudar o efeito da adição de $\text{H}_2\text{SO}_4\text{(aq)}$ a uma solução contendo $\text{Ca}^{2+}\text{(aq)}$, preparou-se $500\text{ cm}^3$ de uma solução com a concentração $1{,}05 \times 10^{-2}\text{ mol dm}^{-3}$ deste ião, idêntica à que existe numa determinada água do mar.

Considere que, nesta situação, a concentração de $\text{SO}_4^{2-}\text{(aq)}$ é igual à concentração de $\text{H}_2\text{SO}_4\text{(aq)}$.

Determine o volume máximo de solução aquosa de $\text{H}_2\text{SO}_4$ ($\rho = 1{,}28\text{ g cm}^{-3}$), com $30\%$ em massa de $\text{H}_2\text{SO}_4$, que pode ser adicionado àquela solução sem que ocorra precipitação de $\text{CaSO}_4$, à temperatura $T$.

Admita que é desprezável a variação de volume devido à adição de $\text{H}_2\text{SO}_4\text{(aq)}$.

Apresente todos os cálculos efetuados.