Considere a titulação de 100 mL de solução H2 SO4 0,100 mol cdot L^-1 com solução padrão de KOH 0,100 mol cdot L^-1. Calcule o volume necessário de base para de obter um pH 7,0 e para se obter um pH 12,16. (Valor =0,6 )

Passo 1

Beleza, o que a gente tem aqui é uma titulação de 100 mL de H₂SO₄ 0,100 M com KOH 0,100 M.
Conteúdo: titulação de um ácido diprótico (H₂SO₄), uso de Henderson–Hasselbalch na região de “buffer” (entre a 1.ª e a 2.ª equivalência) e cálculo de excesso de OH⁻ depois da 2.ª equivalência.
O que vai entrar em cena:
• Stoichiometria pra relacionar moles de base adicionada e espécies em solução.
• Na região de buffer HSO₄⁻/SO₄²⁻, a fórmula de Henderson:
pH = pKa2 + log[base][ácido], á
com [OH⁻] = nOH,adicionado - nOH,consumidoVtotal .
• Depois da 2.ª equivalência, sobra OH⁻ em excesso, calculado por

Passo 2

  1. Primeiro, a 1.ª equivalência (neutralização do H⁺ “forte”) ocorre em
V1 = nH⁺CKOH = 0,1,L times 0,100,mol/L0,100,mol/L = 0,100,L = 100,mL
  1. Entre 100 mL e 200 mL a gente está titulando HSO₄⁻ (ácido fraco, pH = pKa2 + log[SO₄^2-][HSO₄^-] ). Forma-se um buffer HSO₄⁻/SO₄²⁻.
  2. No buffer,
7,0 = 1,92 + log R Longrightarrow R ;=;10^7,0-1,92;approx;1,20times10^5,
Queremos pH 7,0, logo
x0,010 - x = 1,20times10^5 ;Longrightarrow; x approx 0,010,mol
onde V2 = V1 + x0,100 = 0,100,L + 0,010,mol0,100,mol/L = 0,100 + 0,100 = 0,200,L .
4) Em termos de moles:
  • moles originais de HSO₄⁻ logo após 1.ª eq. = 0,010 mol.
  • chame os moles de OH⁻ que transformam HSO₄⁻ em SO₄²⁻.
    Então
Isto significa que, para pH 7,0, a gente tem que chegar praticamente na 2.ª equivalência, ou seja mol na segunda etapa.
5) Volume total de OH⁻ para alcançar isso:
Na prática dá 200,0 mL.

Passo 3

Agora estamos já além da 2.ª equivalência.
  1. Moles de OH⁻ adicionados = nOH⁻,excesso = 0,100,V - 0,020 .
  2. Para neutralizar as 2 etapas do ácido precisamos de 0,020 mol.
  3. Em excesso sobra
[OH⁻] = 0,100,V - 0,0200,100 + V
  1. Concentração de OH⁻ no volume total [OH⁻] = 10^-1,84approx1,445times10^-2,M (em L):
0,100,V - 0,0200,100 + V = 1,445times10^-2 ;Longrightarrow; Vapprox0,2507,L=250,7,mL
  1. Queremos pH 12,16 ⇒ pOH = 14 − 12,16 = 1,84 ⇒
  1. Igualando:

Resposta

Volume de KOH 0,100 M para:
– pH 7,0 → 200,0 mL
– pH 12,16 → 250,7 mL

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