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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 12.1 - Ex. 52

Estime o pH da solução que se forma quando 75,0 ml de uma solução 0,0995 M de Na2CO3 (aq) são misturados com a) 25,0 ml de uma solução 0,130 M de HNO3 (aq); b) 65,0 ml de uma solução 0,130 M de HNO3 (aq).

Passo 1

Letra a)

A reação entre Na2CO3 e HNO3 se dá:

C O 3 2 - a q + H 3 O + a q → H 2 O l + H C O 3 - ( a q )

Devemos calcular o número de mols de C O 3 2 - a q   e   H 3 O + ( a q ) :

n C O 3 2 - = 0,0995   M ⋅ 0,075   L = 0,00746   m o l

n H 3 O + = 0,130   M ⋅ 0,025   L = 0,00325   m o l

Nesse caso, temos que 0,00325   m o l   d e   C O 3 2 - irão se converter, e haverá um excesso de 0,00421 m o l   d e   C O 3 2 - :

c H C O 3 - = n V = 0,00325   m o l 0,105   L = 0,0325   m o l . L - 1

c C O 3 2 - = n V = 0,00421   m o l 0,100   L = 0,0421   m o l . L - 1

Agora, utilizaremos a tabela auxiliar para calcularmos as concentrações no equilíbrio:

K a = C O 3 2 - H 3 O - H C O 3 -

K a = 5,6 ⋅ 10 - 11

5,6 ⋅ 10 - 11 = C O 3 2 - H 3 O - H C O 3 -

5,6 ⋅ 10 - 11 = 0,0421 + x ⋅ x ( 0,0325 - x )

Tendo que x ≪ 0,0325 , assumiremos x = 5,6 ⋅ 10 - 11

p H = - log ⁡ x = - log ⁡ 4,3 ⋅ 10 - 11 = 10,25

Passo 2

Letra b)

Temos a mesma reação da letra a).

Devemos calcular o número de mols de C O 3 2 - a q   e   H 3 O + ( a q ) :

n C O 3 2 - = 0,0995   M ⋅ 0,075   L = 0,00746   m o l

n H 3 O + = 0,130   M ⋅ 0,065   L = 0,00845   m o l

Nesse caso, temos que todo   C O 3 2 - irá se converter, e haverá um excesso de 9,9 ⋅ 10 - 4 m o l   d e   H 3 O + que reagirá com o H C O 3 - formando 9,9 ⋅ 10 - 4 m o l   d e   H 2 C O 3 .

O excesso de H C O 3 - será:

n H C O 3 - = 0,00746 - 9,9 ⋅ 10 - 4 = 0,0065   m o l

Assim, as concentrações são:

c H C O 3 - = n V = 0,0065   m o l 0,140   L = 0,046   m o l . L - 1

c H 2 C O 3 = n V = 9,9 ⋅ 10 - 4   m o l 0,140   L = 0,0071   m o l . L - 1

Agora, utilizaremos a tabela auxiliar para calcularmos as concentrações no equilíbrio:

K a = H C O 3 - H 3 O - H 2 C O 3

K a = 4,3 ⋅ 10 - 7

4,3 ⋅ 10 - 7 = H C O 3 - H 3 O - H 2 C O 3

4,3 ⋅ 10 - 7 = 0,046 + x ⋅ x ( 0,0071 - x )

Tendo que x ≪ 0,046 , assumiremos x = 4,3 ⋅ 10 - 7

p H = - log ⁡ x = - log ⁡ 4,3 ⋅ 10 - 7 = 6,34

Resposta

a) 10,25;

b) 6,34.

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