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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 14.Questões e Problemas - Ex. 43d

Calcular o pH após a adição de 0,00; 5,00; 15,00; 25,00; 40,00; 49,00; 50,00; 51,00; 55,00; e 60,00 mL de reagente na titulação de 50,00 mL de:

  1. hidroxilamina 0,1000   m o l   L - 1 com H C l   0,1000   m o l   L - 1 .

Construa as curvas de titulação com os dados.

Passo 1

Olá galerinha, prontos para resolvermos este exercício? Então vamos lá!

Em uma solução aquosa, a dissociação de hidroxilamina é dada por:

H O N H 2 + H 2 O ⇌ H O N H 3 + + O H -

O valor da constante de dissociação ácida ( K a ) é encontrado no Apêndice 3:

K a = 1,10 ∙ 10 - 6

Com isso conseguimos calcular a constante de dissociação básica:

K b = O H - [ H O N H 3 + ] [ H O N H 2 ] = K w K a = 1,00 ∙ 10 - 14 1,10 ∙ 10 - 6 = 9,09 ∙ 10 - 9

Primeiramente iremos calcular o pH sem adição de reagente. Para isso iremos calcular a concentração de O H - para uma solução 0,1000   m o l   L - 1 de hidroxilamina, pela seguinte equação:

O H - = K b ∙ c H O N H 2 = 9,09 ∙ 10 - 9 ∙ 0,1000 = 3,01 ∙ 10 - 5   m o l / L

Com isso conseguimos calcular o valor do pH:

p O H = - log ⁡ O H - = - log ⁡ 3,01 ∙ 10 - 5 = 4,52

p H = 14 - p O H = 9,48

Passo 2

Para os volumes de reagente de 5,00   m L a 49,00   m L , iremos calcular a concentração de H 3 O + , pela equação:

H 3 O + = K a ∙ V H C l ∙ H C l V ∙ H O N H 2 - V H C l ∙ [ H C l ]

H 3 O + = 1,10 ∙ 10 - 6 ∙ 5,00 ∙ 0,1000 50,00 ∙ 0,1000 - 5,00 ∙ 0,1000 = 1,22 ∙ 10 - 7   m o l / L

Com este valor conseguimos encontrar o pH:

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 1,22 ∙ 10 - 7 = 6,91

Para 15,00   m L :

H 3 O + = 1,10 ∙ 10 - 6 ∙ 15,00 ∙ 0,1000 50,00 ∙ 0,1000 - 15,00 ∙ 0,1000 = 4,71 ∙ 10 - 7   m o l / L

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 4,71 ∙ 10 - 7 = 6,33

Substituindo para 25,00   m L ; 40,00   m L e 49,00   m L :

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 1,10 ∙ 10 - 6 ∙ 25,00 ∙ 0,1000 50,00 ∙ 0,1000 - 25,00 ∙ 0,1000 = 5,96

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 1,10 ∙ 10 - 6 ∙ 40,00 ∙ 0,1000 50,00 ∙ 0,1000 - 40,00 ∙ 0,1000 = 5,36

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 1,10 ∙ 10 - 6 ∙ 49,00 ∙ 0,1000 50,00 ∙ 0,1000 - 49,00 ∙ 0,1000 = 4,27

Passo 3

No ponto de equivalência, ou seja, V H C l = 50,00   m L . A espécie principal do soluto é o ácido fraco:

c H O N H 2 = 50,00 ∙ 0,1000 100,00 = 0,0500   m o l / L

Aplicando na seguinte equação:

H 3 O + = K a ∙ c H O N H 2 = 1,10 ∙ 10 - 6 ∙ 0,0500 = 2,35 ∙ 10 - 4   m o l / L

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 2,35 ∙ 10 - 4 = 3,63

Passo 4

Quando temos mais de 50,00   m L de reagente, terá um excesso de ácido forte, reprimindo a dissociação do H O N H 2 a ponto de sua contribuição ao pH ser desprezível, ou seja:

H 3 O + = V H C l ∙ [ H C l ] - V ∙ H O N H 2 V t o t a l = 51,00 ∙ 0,1000 - 50,00 ∙ 0,1000 ( 51,00 + 50,00 )

H 3 O + = 9,90 ∙ 10 - 4   m o l / L

p H = - log ⁡ H 3 O + = - log ⁡ 9,90 ∙ 10 - 4 = 3,00

Fazendo os mesmos cálculos para 55,00   m L :

H 3 O + = 55,00 ∙ 0,1000 - 50,00 ∙ 0,1000 ( 55,00 + 50,00 ) = 4,76 ∙ 10 - 3   m o l / L

p H = 2,32

E 60,00   m L :

H 3 O + = 60,00 ∙ 0,1000 - 50,00 ∙ 0,1000 ( 60,00 + 50,00 ) = 9,09 ∙ 10 - 3   m o l / L

p H = 2,04

Passo 5

Agora iremos colocar esses valores encontrados em um Tabela, para criarmos a curva de titulação:

Então teremos a seguinte curva de titulação:

Até mais pessoal! Espero que tenham gostado da resolução.

Resposta

Resposta no passo.

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