Supondo que
de uma solução de NaOH em
foi titulada com uma solução de HCl em mesma
, pede-se: Calcule o pH da solução de NaOH antes de iniciar a titulação e durante a titulação, após a adição de 10,
e
da solução de HCl .
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem 50,00 mL de uma solução de NaOH com concentração de 0,1000 mol/L que está sendo titulada com HCl, também com a mesma concentração. Nosso objetivo é calcular o pH da solução de NaOH antes da titulação e depois em vários pontos conforme adicionamos HCl: 10,00 mL; 25,00 mL; 49,9 mL; 50,00 mL; 50,10 mL; 75,00 mL e 100,0 mL. Para resolver isso, vamos precisar entender como reagem o NaOH e o HCl, calcular as quantidades de mols envolvidos e aplicar as fórmulas de pH adequadas para cada situação.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular quantos mols de NaOH temos na solução inicial. Sabemos que:
Isso significa que temos 0,00500 mols de NaOH no início.
Passo 3
Antes de começar a titulação, ou seja, sem adicionar HCl, a solução é apenas NaOH, que é uma base forte. Para achar o pH, primeiro encontramos a concentração de íons hidroxila
:
Como
, temos:
E sabemos que
, então:
Passo 4
Agora, vamos adicionar HCl em diferentes volumes e calcular o pH em cada etapa. Primeiro, precisamos entender que HCl e NaOH reagem na proporção 1:1 formando NaCl e água:
Isso significa que 1 mol de HCl neutraliza 1 mol de NaOH.
Passo 5
Depois de adicionar 10,00 mL de HCl:
- Calcular os mols de HCl adicionados:
- Neutralizar parte do NaOH:
-
O volume total é 50,00 mL + 10,00 mL = 60,00 mL = 0,06000 L.
-
Calcular a nova concentração de
:
- Encontrar o pOH e depois o pH:
Passo 6
Depois de adicionar 25,00 mL de HCl:
- Mols de HCl:
- Mols de NaOH restantes:
-
Volume total: 50,00 + 25,00 = 75,00 mL = 0,07500 L.
-
:
- pOH e pH:
Passo 7
Depois de adicionar 49,9 mL de HCl:
- Mols de HCl:
- Mols de NaOH restantes:
-
Volume total: 50,00 + 49,9 = 99,9 mL = 0,0999 L.
-
:
- pOH e pH:
Passo 8
Depois de adicionar 50,00 mL de HCl (ponto de equivalência):
- Mols de HCl:
- Todos os mols de NaOH são neutralizados:
-
Volume total: 50,00 + 50,00 = 100,00 mL = 0,10000 L.
-
Neste ponto, temos apenas a solução de sal NaCl em água, que é neutra. Então:
Passo 9
Depois de adicionar 50,10 mL de HCl:
- Mols de HCl:
- Mols de HCl em excesso:
-
Volume total: 50,00 + 50,10 = 100,10 mL = 0,10010 L.
-
:
- pH:
Passo 10
Depois de adicionar 75,00 mL de HCl:
- Mols de HCl:
- Mols de HCl em excesso:
-
Volume total: 50,00 + 75,00 = 125,00 mL = 0,12500 L.
-
:
- pH:
Passo 11
Depois de adicionar 100,0 mL de HCl:
- Mols de HCl:
- Mols de HCl em excesso:
-
Volume total: 50,00 + 100,0 = 150,00 mL = 0,15000 L.
-
:
- pH:
Resposta
O pH da solução de NaOH antes da titulação é 13,00. Durante a titulação, os pH nos diferentes volumes de HCl adicionados são:
- Após 10,00 mL de HCl: pH ≈ 12,82
- Após 25,00 mL de HCl: pH ≈ 12,52
- Após 49,9 mL de HCl: pH ≈ 10,00
- Após 50,00 mL de HCl: pH = 7,00
- Após 50,10 mL de HCl: pH ≈ 4,00
- Após 75,00 mL de HCl: pH ≈ 1,70
- Após 100,0 mL de HCl: pH ≈ 1,48