Considere uma solução aquosa de
, preparada na concentração de
. Calcule o pH desta solução, sendo
. Um alíquota de
desta solução foi titulada com
. Qual o pH no ponto de equivalência? Calcule o pH após a adição de (a)
, (b)
, ©
, (d)
e (e)
de HCl. Esboce a curva de titulação.
Passo 1
Vamos resolver um exercício de química envolvendo uma solução aquosa de amônia (
) e sua titulação com ácido clorídrico (
). O objetivo é calcular o pH da solução inicial, no ponto de equivalência e após a adição de diferentes volumes de
. Para isso, vamos precisar entender conceitos de equilíbrio ácido-base, cálculo de pH de bases fracas e ácidos conjugados, além de procedimentos de titulação.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o pH da solução inicial de
. Sabemos que a
é uma base fraca e se dissocia na água de acordo com a seguinte equação:
Usaremos a constante de dissociação básica (
) dada, que é
.
Passo 3
Vamos calcular a concentração de íons hidroxila (
) na solução. A expressão para
é:
Como a
se dissocia em uma proporção 1:1, podemos simplificar:
Assumindo que
é pequeno comparado a 0,100, podemos aproximar:
Resolvendo para
:
Passo 4
Agora, calculamos o pH usando a concentração de
:
Como
, então:
Passo 5
Agora, vamos considerar a titulação da solução de
com
. A reação de neutralização é:
Primeiro, calculamos os moles de
e
:
Passo 6
Vamos analisar cada caso de adição de
:
(a) Adição de
de
Moles de
adicionados:
Moles de
restantes:
Moles de
formados:
O sistema agora contém
e
, formando um par conjugado. Usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
Primeiro, calculamos
de
:
Agora, as concentrações:
Aplicando na equação:
Passo 7
(b) Adição de
de
Moles de
:
Moles de
restantes:
Moles de
:
Aplicando Henderson-Hasselbalch:
Passo 8
© Adição de
de
Moles de
:
Moles de
restantes:
Moles de
:
Como a adição está próxima do ponto de equivalência, teremos uma solução com principalmente
. Podemos calcular o pH usando a hidrólise de
:
A constante de hidrólise (
) de
é:
Configurando o equilíbrio:
Resolvendo para
:
Passo 9
(d) Adição de
de
(Ponto de Equivalência)
Neste ponto, todo o
foi neutralizado, formando
:
Volume total da solução:
Concentração de
:
Usando a hidrólise de
:
Passo 10
(e) Adição de
de
Moles de
adicionados:
Moles de
neutralizados:
Moles de
em excesso:
Volume total da solução:
Concentração de
excedente:
Calculando o pH:
Resposta
A sequência dos pH nos diferentes pontos da titulação é:
- Solução inicial de
: - Após a adição de 1,00 mL de
: - Após a adição de 5,00 mL de
: - Após a adição de 24,99 mL de
: - No ponto de equivalência (25,00 mL de
): - Após a adição de 25,01 mL de
:
A curva de titulação apresenta uma queda gradual de pH inicialmente, seguida de uma região de equivalência próxima ao pH 5, e posteriormente um aumento acentuado conforme o excesso de
é adicionado.
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Uma alíquota de
de uma solução de
foi titulada com
. Qual é o pH inicial? Qual é o pH no ponto de equivalência? Qual é o volume esperado para alcançar o ponto de equivalência? Esboce a curva de titulação.
Um aluno preparou uma solução aquosa de ácido butanoico na concentração de 0,200
. Calcule o pH desta solução. Use
. Uma alíquota de
desta solução foi titulada com
. Qual o pH no ponto de equivalência? Calcule o pH após a adição de (a) 10,00 mL , (b)
, ©
, (d)
e (e)
de NaOH . Esboce a curva de titulação.
Uma alíquota de
de uma solução de
foi titulada com
. Qual o pH inicial? Qual o pH no ponto de equivalência? Qual o volume esperado para alcançar o ponto de equivalência? Esboce a curva de titulação.
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do padrão com concentração de
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de NaOH , calcule a concentração real da solução de NaOH .