ITA 2021 (2ª fase) — Questão 2

Três regiões industrializadas apresentaram as seguintes concentrações (em partes por milhão em volume) de óxidos gasosos em suas atmosferas:

Região	Gás(es) presente(s)	Concentração ($\mathrm{ppm_v}$)
R	$\mathrm{CO_2}$	$5{,}00 \times 10^{2}$
S	$\mathrm{NO_2}$	$4{,}00$
	$\mathrm{NO}$	$1{,}45 \times 10^{1}$
T	$\mathrm{SO_2}$	$2{,}00 \times 10^{3}$

Sabe-se que a chuva ácida se refere à água da chuva com pH menor que 5,6 (equivale a $[\mathrm{H^+}] > 2{,}5 \times 10^{-6}\ \mathrm{mol \cdot L^{-1}}$). Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm e a formação apenas dos ácidos $\mathrm{H_2CO_3}$, $\mathrm{HNO_2}$ e $\mathrm{H_2SO_3}$ na dissolução dos gases.

a) Determine a concentração molar de $\mathrm{H^+}$ esperada para a água da chuva em cada uma das regiões.

b) Organize as regiões em ordem crescente de pH esperado da água da chuva.

c) Qual(is) região(ões) pode(m) sofrer os efeitos negativos de uma chuva ácida?

Dados eventualmente necessários: $K_H$ = constante da lei de Henry, $K_a$ = constante de ionização da espécie ácida A formada na solubilização do gás X.

Substância X	$K_H$ ($\mathrm{mol \cdot atm^{-1} \cdot L^{-1}}$) $\mathrm{X(g) \rightleftharpoons X(aq)}$	$K_{a1}$ $\mathrm{HA(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + A^-(aq)}$	$K_{a2}$ $\mathrm{HA^-(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + A^{2-}(aq)}$
$\mathrm{CO_2}$	$0{,}04$	$4{,}5 \times 10^{-7}$	$4{,}7 \times 10^{-11}$
$\mathrm{NO_2}$	$0{,}01$	$7{,}0 \times 10^{-4}$ (valor comum a $\mathrm{NO_2}$ e $\mathrm{NO}$)	——————
$\mathrm{NO}$	$0{,}002$
$\mathrm{SO_2}$	$0{,}04$	$1{,}2 \times 10^{-2}$	$6{,}6 \times 10^{-8}$