Um químico preparou uma solução aquosa de ácido butanóico (CH3-CH2-CH2-COOH, Ka=1,50 times 10^-5 ) na concentração de 0,10 mol / L. Uma alíquota de 50 mL desta solução foi titulada com NaOH 0,20 mol / L. Qual o pH no ponto de equivalência? Agora calcule o pH após a adição de (a) 0,00 mL, (b) 10,5 mL, © 12,5 mL; (d) 25,0 mL e (e) 26,5 mL de NaOH .
Na=23 g / mol ; I=127 g / mol ; C=12 g / mol ; O=16 g / mol ; H=1 g / mol ; N=14 g / mol, Cl=35,5 g / mol, Hg= 200,5 g / mol, Ca=40,0 g / mol, Ag=107,8 g / mol,
Boa Prova!
[H^+]=raizka 1 ka 2[H A^-]+ka 1 kW[H A^-]+ka 1

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente calcular o pH de uma solução de ácido butanóico em diferentes situações durante uma titulação com NaOH. A gente vai precisar entender sobre ácidos e bases, titulação e como calcular o pH em diferentes pontos da titulação. Vamos precisar das constantes de dissociação ácida ( Ka) e da constante de ionização da água ( Kw), além de saber como calcular a quantidade de mols de ácido e base envolvidos.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar o volume de NaOH necessário para alcançar o ponto de equivalência. Temos 50 mL de ácido butanóico 0,10 M e vamos titular com NaOH 0,20 M.
A reação é:
CH3CH2CH2COOH + NaOH CH3CH2CH2COO^- + Na^+ + H2O
Para encontrar o volume de NaOH no ponto de equivalência, igualamos os mols de ácido aos mols de base:
nácido = Cácido times Vácido = 0,10 , M times 0,050 , L = 0,005 , mol ááá
nNaOH = CNaOH times VNaOH = 0,20 , M times VNaOH = 0,005 , mol
VNaOH = 0,005 , mol0,20 , M = 0,025 , L = 25,0 , mL
Então, o ponto de equivalência ocorre quando adicionamos 25,0 mL de NaOH.

Passo 3

No ponto de equivalência, todo o ácido foi neutralizado, formando o íon butanoato ( CH3CH2CH2COO^-). Esse íon é uma base conjugada e vai reagir com a água (hidrólise), afetando o pH da solução.
A reação de hidrólise é:
CH3CH2CH2COO^- + H2O rightarrow CH3CH2CH2COOH + OH^-
Para calcular o pH, precisamos encontrar o Kb da base conjugada. Sabemos que:
Kw = Ka times Kb Rightarrow Kb = KwKa
Kw = 1,0 times 10^-14
Kb = 1,0 times 10^-141,50 times 10^-5 = 6,67 times 10^-10
Agora, montamos a expressão do Kb:
Kb = [CH3CH2CH2COOH][OH^-][CH3CH2CH2COO^-] = 6,67 times 10^-10
Assumindo que x é a concentração de OH^- formada:
Kb = x times xC - x approx x^2C
Como Kb é muito pequeno, podemos desconsiderar x em relação a C:
x^2 = Kb times C
Primeiro, precisamos encontrar a concentração de CH3CH2CH2COO^-:
C = 0,005 , mol0,050 , L + 0,025 , L = 0,0050,075 = 0,0667 , M
x^2 = 6,67 times 10^-10 times 0,0667 approx 4,45 times 10^-11
x = raiz4,45 times 10^-11 approx 6,67 times 10^-6 , M
Como x = [OH^-], podemos encontrar o pOH:
pOH = -log(6,67 times 10^-6) approx 5,18
E o pH:
pH = 14 - pOH = 14 - 5,18 = 8,82

Passo 4

Agora, vamos calcular o pH no ponto de equivalência:
pH no equivalência = 8,82 ê

Passo 5

Prontinho! Resumindo:
Resposta: O pH no ponto de equivalência é aproximadamente 8,82.

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