Calcule a concentração do ion formato e o pH de uma solução de de formato de potássio e determine o pH após adicão de de uma solução de ácido fórmico, considerando que os volumes não se alteram.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a pergunta está pedindo. Temos uma solução de 0,050 mol/L de formato de potássio ( ) e precisamos calcular a concentração do íon formato ( ) e o pH dessa solução. Além disso, vamos ver como o pH muda quando adicionamos 0,020 mol/L de ácido fórmico ( ). Para resolver isso, vamos usar conceitos de química de ácidos e bases, especificamente sobre ácidos fracos e seus sais, e a constante de acidez ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que acontece quando dissolvemos em água. O formato de potássio é um sal que se dissocia completamente em íons potássio ( ) e íons formato ( ):
Então, a concentração de será a mesma que a concentração inicial de , que é 0,050 mol/L.

Passo 3

Agora, vamos calcular o pH da solução. Sabemos que é a base conjugada do ácido fórmico ( ). A constante de acidez ( ) do ácido fórmico é . Primeiro, vamos encontrar a constante de base conjugada ( ) usando a relação:
Onde . Então:
Agora, usamos a equação para a hidrólise da base conjugada:
Assumindo que é a concentração de formada, temos:
Resolvendo para :
Agora, calculamos o :
E finalmente, o :

Passo 4

Agora, vamos adicionar 0,020 mol/L de ácido fórmico ( ) à solução. A reação que ocorre é:
Na verdade, isso ocorre como uma troca, onde o ácido fórmico adiciona prótons aos íons formato. Vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para facilitar:
Á
Primeiro, precisamos calcular as novas concentrações após a adição:
  • Á
Calculando :
Agora, aplicando na equação de Henderson-Hasselbalch:

Resposta

A concentração do íon formato é de 0,050 mol/L e o pH da solução inicial é aproximadamente 8,22. Após a adição de 0,020 mol/L de ácido fórmico, o pH da solução passa para aproximadamente 3,92.

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