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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. 28

Suponha que 0,483 g de um ácido monoprótico fraco desconhecido, HA, foram dissolvidos em água. A titulação desta solução com uma solução 0,250 M de NaOH(aq) exigiu 42,0 mL para atingir o ponto estequiométrico. Após a adição de 21,0 mL, o pH da solução era 3,75. (a) Qual é a massa molar do ácido? (b) Qual o pKa do ácido? Será que você pode identificar o ácido?

Passo 1

De forma completamente análoga à questão 27 a gente resolve essa questão. Se você caiu de paraquedas aqui, olha lá a 27 primeiro e depois faz essa, vai ficar mais fácil!

(a)Usando os termos equivalentes pra mol que nos são interessantes, escrevemos a equação do ponto estequiométrico, pra esta reação ( H A + N a O H ⟶ N a A + H 2 O ) :

n 1 = n 2

≡

m 1 M M 1 = C 2 ∙ V 2

Isolamos M M 1 e escrevemos os termos que já conhecemos:

M M 1 = m 1 C 2 ∙ V 2

M M 1 = 0,483   g 0,2 50 m o l L ∙ 0,04 2   L

∴ M M 1 = 46 , 0   g / m o l

Passo 2

(b)Usamos a equação de titulação ácido fraco-base forte pra pontos anteriores ao ponto estequiométrico ( pois 21,0 mL

H + = K a ∙ C 1 ∙ V 1 - C 2 ∙ V 2 C 2 ∙ V 2

Isolando K a , temos:

K a = H + ∙ C 2 ∙ V 2 C 1 ∙ V 1 - C 2 ∙ V 2  

Se não temos as informações sobre C 1 nem V 1 , expressamos o número de mols de ácido ( n 1 ), de novo, por m 1 M M 1 , pois são valores que conhecemos.

K a = H + ∙ C 2 ∙ V 2 m 1 M M 1 - C 2 ∙ V 2

Agora, é substituir os valores que temos na expressão e determinar K a (CUIDADO com as unidades):

∴ K a = 10 - 3,75 ∙ 0,2 50 ∙ 0,0 21 0,483 46,0 - 0,2 50 ∙ 0,0 21 = 1 , 78 × 10 - 4

PS: p H = - log ⁡ H + ⟶ H + = 10 - p H (por isso H + = 10 - 3 , 75 ).

Passo 3

Temos K a , mas queremos p K a . Simplesmente tiramos - l o g de K a e resolvido:

∴ p K a = - log ⁡ K a ≡ - - log ⁡ 1,78 × 10 - 4 = 3,75

Esse é o ácido fórmico (ácido metanoico), HCOOH.

Resposta

(a) ∴ M M 1 = 46,0   g / m o l

(b) ∴ p K a = 3,75 (ácido fórmico)

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