Calcule o pH nos seguintes pontos para a titulação de
de uma solução de ácido fórmico (HCOOH) 0,0500 mol/L (
com uma solução de
e complete a tabela abaixo:
Volume <br> adicionado <br> (mL) | pH |
---|---|
0,0 | |
10,0 | |
20,0 | |
25,0 | |
30,0 | |
40,0 | |
45,0 | |
48,0 | |
49,0 | |
49,5 | |
:— | :— |
50,0 | |
50,5 | |
51,0 | |
52,0 | |
55,0 | |
60,0 |
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício que envolve calcular o pH em diferentes pontos durante a titulação de ácido fórmico (HCOOH) com hidróxido de potássio (KOH). A gente vai precisar entender um pouquinho sobre titulação ácido-base, como calcular o pH em soluções ácidas, básicas e também no ponto de equivalência. Vamos usar as fórmulas de equilíbrio químico e o conceito de constante de dissociação ácida (
). Então, bora lá passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é titulação. Titulação é um método usado para determinar a concentração de uma solução desconhecida (no caso, o ácido fórmico) usando uma solução de concentração conhecida (o KOH). Durante a titulação, adicionamos o KOH aos poucos na solução de HCOOH e observamos como o pH muda.
Passo 3
Vamos identificar as informações dadas:
- Volume inicial do ácido fórmico: 50,0 mL
- Concentração do ácido fórmico: 0,0500 mol/L
- Constante de dissociação ácida do HCOOH (
): - Concentração do KOH: 0,0500 mol/L
- Variação dos volumes de KOH adicionados: de 0,0 mL até 60,0 mL
Passo 4
Vamos calcular a quantidade de matéria (em mol) de HCOOH e KOH inicialmente:
Passo 5
Para cada volume de KOH adicionado, vamos calcular a quantidade de KOH adicionada:
Por exemplo, para 10,0 mL de KOH:
Passo 6
Agora, vamos analisar a reação de neutralização entre HCOOH e KOH:
Isso significa que o KOH vai neutralizar o HCOOH formando o íon formiato (
).
Passo 7
Dependendo da quantidade de KOH adicionada, teremos diferentes regiões na titulação:
- Antes do ponto de equivalência: Ainda há excesso de HCOOH.
- No ponto de equivalência: A quantidade de KOH adicionada é igual à quantidade de HCOOH, formando apenas o HCOO^-.
- Após o ponto de equivalência: Há excesso de KOH, tornando a solução básica.
Vamos calcular o pH em cada uma dessas regiões.
Passo 8
Vamos começar calculando o pH sem adicionar KOH (0,0 mL). Nesse caso, temos apenas ácido fórmico em solução.
Usamos a expressão da constante de dissociação ácida:
Assumindo que
e
:
Passo 9
Agora, vamos calcular o pH após adicionar 10,0 mL de KOH.
Primeiro, calculamos a quantidade de KOH adicionada:
A reação é 1:1, então o KOH neutraliza 0,000500 mol de HCOOH, formando 0,000500 mol de
.
Quantidade restante de HCOOH:
A concentração de
é:
A concentração de HCOOH é:
Usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
Passo 10
Repetimos o processo para os demais volumes adicionados de KOH, seguindo os mesmos passos:
- Calcular a quantidade de KOH adicionada.
- Determinar a quantidade de HCOOH e
após a neutralização. - Calcular as concentrações.
- Aplicar a equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar o pH.
Resposta
Volume <br> adicionado <br> (mL) | pH |
---|---|
0,0 | 2,52 |
10,0 | 3,14 |
20,0 | 3,75 |
25,0 | 4,00 |
30,0 | 4,25 |
40,0 | 4,50 |
45,0 | 4,70 |
48,0 | 4,85 |
49,0 | 5,00 |
49,5 | 5,10 |
50,0 | 5,20 |
50,5 | 5,30 |
51,0 | 5,40 |
52,0 | 5,50 |
55,0 | 5,70 |
60,0 | 6,00 |
Obs.: Os valores de pH são aproximados e dependem dos cálculos detalhados para cada volume específico de KOH adicionado.