Uma alíquota de
de uma solução
de uma base fraca B
foi titulada com uma solução de
. Determine o pH nos volumes de ácido adicionados que são vistos a seguir e faça um gráfico do pH contra
e 12 mL. (R 11,00; 9,95; 9,00; 8,05; 7,00; 5,02; 3,04; 1,75)
Passo 1
Vamos entender a questão: Temos 100,0 mL de uma solução 0,100 M de uma base fraca B (com pKb = 5,00) que está sendo titulada com HClO 1,00 M. Precisamos determinar o pH para diferentes volumes de ácido adicionados e criar um gráfico de pH em função do volume de HClO. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de titulação de bases fracas com ácidos fortes e aplicar as equações de equilíbrio químico.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols da base B presente na solução inicial. Usamos a fórmula:
Onde:
-
(concentração da base) -
(volume da base)
Então:
Passo 3
Agora, vamos entender a titulação. Estamos adicionando HClO, que atua como um ácido, à base B. A reação de neutralização será:
Para cada volume de HClO adicionado, calculamos os mols de HClO:
Onde
.
Por exemplo, para 1 mL de HClO:
Passo 4
Determinar o ponto de equivalência, onde a quantidade de ácido adicionada é igual à quantidade de base presente:
O volume de HClO no ponto de equivalência:
Passo 5
Analisaremos os diferentes volumes de HClO adicionados:
- Antes do ponto de equivalência (V < 10 mL)
- No ponto de equivalência (V = 10 mL)
- Após o ponto de equivalência (V > 10 mL)
Para cada caso, calcularemos o pH usando as relações apropriadas.
Passo 6
Para V = 0 mL: Não há HClO adicionada, apenas a base B.
A base fraca B se relaciona com o pOH pela equação:
Substituindo os valores:
Então:
Passo 7
Para V = 1 mL:
Mols de HClO adicionados:
Mols de B restantes:
Mols de
formados:
Concentrações após a reação:
Usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
Como
:
Passo 8
Para V = 5 mL:
Mols de HClO adicionados:
Mols de B restantes:
Mols de
formados:
Concentrações:
Aplicando Henderson-Hasselbalch:
Passo 9
Para V = 9 mL:
Mols de HClO adicionados:
Mols de B restantes:
Mols de
formados:
Concentrações:
Aplicando Henderson-Hasselbalch:
Passo 10
Para V = 9,9 mL:
Mols de HClO adicionados:
Mols de B restantes:
Mols de
formados:
Concentrações:
Usamos a equação de hidrólise do ácido conjugado:
Calculamos
:
Então:
Passo 11
Para V = 10 mL (Ponto de equivalência):
Mols de HClO adicionados:
Todos os mols de B são neutralizados:
Concentração de
:
Usamos a equação de hidrólise do ácido conjugado:
Passo 12
Para V = 10,1 mL:
Mols de HClO adicionados:
Excesso de HClO:
Concentração de HClO excedente:
Como HClO é um ácido fraco:
Passo 13
Para V = 12 mL:
Mols de HClO adicionados:
Excesso de HClO:
Concentração de HClO excedente:
Então:
Resposta
Os valores de pH para os volumes de HClO adicionados são:
Volume (mL) | pH |
---|---|
0 | 11,00 |
1 | 10,00 |
5 | 9,00 |
9 | 8,07 |
9,9 | 4,02 |
10 | 4,02 |
10,1 | 3,04 |
12 | 1,75 |