Um ácido fraco
foi titulado com uma solução de KOH 1,00 M. A solução do ácido tinha um volume de 100,0 mL e uma molaridade de 0,100 M. Determine o pH para os volumes adicionados de base que são dados a seguir e faça um gráfico de pH contra
e 12 mL . (R 3,00; 4,05;
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação de um ácido fraco com KOH. O que precisamos entender aqui é como calcular o pH em diferentes volumes de base adicionados a uma solução de ácido fraco. Vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico, cálculo de concentrações e a fórmula do pH. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Ácido fraco HA com pKₐ = 5,00
- Volume da solução de ácido: 100,0 mL
- Molaridade do ácido: 0,100 M
- Molaridade da base KOH: 1,00 M
- Volumes de KOH adicionados: 0,1; 5; 9; 9,9; 10; 10,1; 12 mL
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de mols de ácido e base. A quantidade de mols é dada pela fórmula:
Então, para o ácido:
Passo 4
Para cada volume de KOH adicionado, calculamos os mols de KOH:
Por exemplo, para 5 mL:
Passo 5
A reação entre HA e KOH é:
Isso significa que cada mol de KOH consome um mol de HA e produz um mol de A⁻.
Passo 6
Para cada volume de KOH, calculamos quanto de HA foi neutralizado e quanto de A⁻ foi formado:
Passo 7
Com os mols de HA e A⁻, podemos usar a expressão do pH para uma solução tampão ou para pontos de equivalência:
Se estiver no ponto de equivalência, calculamos a hidrolisação de A⁻.
Passo 8
Vamos calcular o pH para cada volume de KOH adicionados:
-
0,1 mL de KOH:
- Mols de KOH: 0,0001 mol
- Mols de HA restantes: 0,010 - 0,0001 = 0,0099 mol
- Mols de A⁻: 0,0001 mol
-
-
5 mL de KOH:
- Mols de KOH: 0,005 mol
- Mols de HA restantes: 0,005 mol
- Mols de A⁻: 0,005 mol
-
-
9 mL de KOH:
- Mols de KOH: 0,009 mol
- Mols de HA restantes: 0,001 mol
- Mols de A⁻: 0,009 mol
-
-
9,9 mL de KOH:
- Mols de KOH: 0,0099 mol
- Mols de HA restantes: 0,0001 mol
- Mols de A⁻: 0,0099 mol
-
-
10 mL de KOH (ponto de equivalência):
- Mols de KOH: 0,010 mol
- Todos os HA foram neutralizados.
- Agora, temos apenas A⁻, que irá hidrolisar:
Usamos: -
10,1 mL de KOH:
- Mols de KOH: 0,0101 mol
- Mols de KOH em excesso: 0,0001 mol
- Volume total: 100 + 10,1 = 110,1 mL = 0,1101 L
-
-
12 mL de KOH:
- Mols de KOH: 0,012 mol
- Mols de KOH em excesso: 0,002 mol
- Volume total: 112 mL = 0,112 L
-
Resposta
Os valores de pH para os volumes adicionados de KOH são:
- 0,1 mL: pH = 4,00
- 5 mL: pH = 5,00
- 9 mL: pH = 5,95
- 9,9 mL: pH = 6,99
- 10 mL: pH = 9,50
- 10,1 mL: pH = 10,96
- 12 mL: pH = 12,25
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