Considere a titulação de 100 mL de solução HCl 0,0100 mol L-1 com solução padrão de NaOH 0,0500 mol L^-1. Calcule o pH da solução do titulado após a adição das seguintes quantidades de titulante de a) 0 ; b) 9 ; c) 20 e ; d) 22 mL

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação juntos! A gente tem uma solução de HCl e vai titular com NaOH. A matéria envolvida aqui é química ácido-base, especificamente titulação, que é quando a gente adiciona uma solução de concentração conhecida (o titulante) para outra de concentração desconhecida (o titulando) até neutralizar. Para resolver isso, vamos precisar calcular quantos mols de HCl e NaOH estão presentes em cada etapa e depois determinar o pH baseado no excesso de ácido ou base.

Passo 2

Vamos começar entendendo os dados do problema:
  • Volume da solução de HCl: 100 mL
  • Concentração de HCl: 0,0100 mol/L
  • Concentração de NaOH: 0,0500 mol/L
  • Volumes de NaOH a serem adicionados: 0 mL, 9 mL, 20 mL e 22 mL
Nosso objetivo é calcular o pH da solução após cada adição de NaOH. Para isso, vamos seguir os passos:
  1. Calcular os mols de HCl inicialmente presentes.
  2. Calcular os mols de NaOH adicionados.
  3. Verificar se há excesso de HCl, excesso de NaOH ou se está no ponto de equivalência.
  4. Calcular o pH com base no excesso presente.

Passo 3

a) Após a adição de 0 mL de NaOH

1. Mols de HCl inicialmente:
Mols de HCl = Volume times Concentração = 0,100 , L times 0,0100 , mol/L = 0,00100 , mol çã
2. Mols de NaOH adicionados:
Mols de NaOH = 0,000 , L times 0,0500 , mol/L = 0,00000 , mol
3. Verificação:
Como não adicionamos NaOH, todo o HCl permanece.
4. Cálculo do pH:
Concentração de H^+ = 0,00100 , mol0,100 , L = 0,0100 , mol/L çã
pH = -log(0,0100) = 2,00

Passo 4

b) Após a adição de 9 mL de NaOH

1. Mols de NaOH adicionados:
Volume de NaOH = 0,009 , L
Mols de NaOH = 0,009 , L times 0,0500 , mol/L = 0,00045 , mol
2. Reação de neutralização:
HCl + NaOH NaCl + H2O
Como a relação é 1:1, os mols de NaOH neutralizam a mesma quantidade de HCl.
3. Mols de HCl restantes:
0,00100 , mol - 0,00045 , mol = 0,00055 , mol
4. Concentração de HCl restante:
Volume total = 100 , mL + 9 , mL = 109 , mL = 0,109 , L
Concentração de H^+ = 0,00055 , mol0,109 , L approx 0,00505 , mol/L çã
pH = -log(0,00505) approx 2,30

Passo 5

c) Após a adição de 20 mL de NaOH

1. Mols de NaOH adicionados:
Volume de NaOH = 0,020 , L
Mols de NaOH = 0,020 , L times 0,0500 , mol/L = 0,00100 , mol
2. Reação de neutralização:
Todos os 0,00100 mol de HCl serão neutralizados pelos 0,00100 mol de NaOH.
3. Mols de HCl restantes:
0,00100 , mol - 0,00100 , mol = 0 , mol
4. Verificação:
Estamos no ponto de equivalência. A solução resultante é neutra.
5. pH:
pH = 7,00

Passo 6

d) Após a adição de 22 mL de NaOH

1. Mols de NaOH adicionados:
Volume de NaOH = 0,022 , L
Mols de NaOH = 0,022 , L times 0,0500 , mol/L = 0,00110 , mol
2. Reação de neutralização:
Mols de NaOH excessivos = 0,00110 , mol - 0,00100 , mol = 0,00010 , mol
3. Concentração de NaOH excedente:
Volume total = 100 , mL + 22 , mL = 122 , mL = 0,122 , L
Concentração de OH^- = 0,00010 , mol0,122 , L approx 0,00082 , mol/L çã
4. Cálculo do pOH:
pOH = -log(0,00082) approx 3,09
5. Cálculo do pH:
pH = 14 - pOH = 14 - 3,09 = 10,91

Resposta

a) pH = 2,00
b) pH ≈ 2,30
c) pH = 7,00
d) pH ≈ 10,91

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