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:
Primeiro, precisamos calcular as novas concentrações após a adição:
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.