Considere a titulação de de solução de com uma solução de . Calcular o pH da solução após a adição de e da solução padrão de base. Calcular também o pH inicial da solução . Esboce a curva de titulação. .

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de titulação onde vamos misturar uma solução de ácido clorídrico (HCl) com uma de hidróxido de sódio (NaOH). A ideia é descobrir o pH da solução em diferentes etapas da adição da base. Vamos usar conceitos de química de ácido-base e as fórmulas para calcular o pH. Precisaremos calcular as quantidades de ácido e base, ver se sobra algum deles e, com isso, determinar o pH.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantas mols de HCl temos na solução inicial. A fórmula para isso é:
çã
Aqui, a concentração de HCl é e o volume é 50,00 mL (que é 0,050 L).

Passo 3

Agora, vamos ver quantas mols de NaOH estamos adicionando em cada etapa. A concentração de NaOH também é .
Para 25,00 mL (0,025 L):
Para 50,00 mL (0,050 L):
Para 100,00 mL (0,100 L):

Passo 4

Vamos analisar cada caso:
  1. Vb = 0 mL: Só temos HCl, sem adição de NaOH.
  2. Vb = 25 mL: Adicionamos 0,0025 mol de NaOH.
  3. Vb = 50 mL: Adicionamos exatamente os 0,005 mol de NaOH, que é igual aos mols de HCl.
  4. Vb = 100 mL: Adicionamos mais NaOH que o necessário para neutralizar o HCl.

Passo 5

Agora, vamos calcular o que acontece em cada etapa:
  1. Vb = 0 mL:
    • Mols de HCl: 0,005 mol
    • Mols de NaOH: 0 mol
    • O ácido não foi neutralizado, então a solução é ácida.
  2. Vb = 25 mL:
    • Mols de HCl: 0,005 mol
    • Mols de NaOH: 0,0025 mol
    • Ainda sobra 0,0025 mol de HCl não neutralizado.
  3. Vb = 50 mL:
    • Mols de HCl: 0,005 mol
    • Mols de NaOH: 0,005 mol
    • A quantidade de base é igual à do ácido, então a solução fica neutra.
  4. Vb = 100 mL:
    • Mols de HCl: 0,005 mol
    • Mols de NaOH: 0,010 mol
    • Agora, temos excesso de 0,005 mol de NaOH.

Passo 6

Vamos calcular o pH para cada caso:
  1. Vb = 0 mL:
    • Só HCl na solução.
    • Concentração de H⁺ =
    • pH =
  2. Vb = 25 mL:
    • Sobra 0,0025 mol de HCl.
    • Volume total = 50 mL + 25 mL = 75 mL = 0,075 L
    • Concentração de H⁺ =
    • pH =
  3. Vb = 50 mL:
    • Neutralização completa.
    • pH = 7,0 (solução neutra)
  4. Vb = 100 mL:
    • Excesso de 0,005 mol de NaOH.
    • Volume total = 50 mL + 100 mL = 150 mL = 0,150 L
    • Concentração de OH⁻ =
    • pOH =
    • pH = 14 - pOH = 12,52

Resposta

Após os cálculos, os valores de pH são:
  • pH inicial (Vb = 0 mL): 1,0
  • pH após adicionar 25,00 mL de NaOH: 1,48
  • pH no ponto de equivalência (Vb = 50,00 mL): 7,0
  • pH após adicionar 100,00 mL de NaOH: 12,5
Além disso, a curva de titulação apresenta uma descida inicial do pH até 1,0, aumenta para 1,48 com a adição de 25 mL, alcança 7,0 no ponto de equivalência e sobe até 12,5 com excedente de base.

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