Uma fração de
de ácido fórmico puro é dissolvida em
de água e titulada com NaOH de
. Qual será o pH esperado durante essa análise quando a titulação tiver sido
e 110 por cento concluída?
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados (vou listar tudo claramente):
- massa do ácido fórmico puro:
. - volume de água onde o ácido foi dissolvido:
. - concentração da solução de titulação (NaOH):
. - pede o valor do pH quando a titulação estiver
e concluída.
Informações adicionais que usarei (valores padrão):
- massa molar do ácido fórmico
: . - constante de ionização do ácido fórmico (a
, valor aproximado): . - produto iônico da água:
.
Passo 2
Calcular quantidades básicas (moles do ácido, concentração inicial e volume de equivalência).
- número de mols de ácido:
- concentração inicial do ácido na solução (antes de qualquer NaOH), volume inicial
:
- volume equivalente de NaOH (quando
):
Observação útil: se uma fração
da titulação estiver concluída, então
.
Passo 3
pH inicial (
titulado): solução de ácido fraco monoprotico.
Reação de ionização:
Aproximação usual para ácido fraco:
quando a ionização é pequena. Calcular:
Verificação da aproximação: fração ionizada
(3,37%), menor que 5%, logo a aproximação é válida.
Passo 4
pH com
da titulação concluída (
): solução tampão ácido/base conjugada.
Após adicionar NaOH suficiente para neutralizar
do ácido:
- mols
formados: - mols
remanescentes:
Como o volume total muda, as concentrações são proporcionais a esses mols, mas a razão
=
independe do volume. Usamos a equação de Henderson–Hasselbalch:
Calcular
:
Para
:
Passo 5
pH com
da titulação concluída (
): ponto meio-titulação (meio da curva).
No meio da titulação para um ácido fraco monoprotico temos
, portanto
(Arredondei para duas casas decimais na resposta final.)
Passo 6
pH com
da titulação concluída (
): outro tampão do lado básico.
Razão:
Aplicando Henderson–Hasselbalch:
Passo 7
pH no ponto de equivalência (
concluído): solução da base conjugada
(formiato), que sofre hidrólise.
Mols de
presentes:
.
Volume total: .
Concentração de :
Volume total:
Concentração de
A base conjugada hidrolisa:
Aproximação para bases fracas:
:
Verificação da aproximação:
, logo válida.
Passo 8
pH com
da titulação concluída (
): excesso de base forte.
Mols de NaOH adicionados:
Mols de em excesso após equivalência:
Mols de
Volume total:
Concentração de em excesso:
Concentração de
Observação: a presença de
não consome
livre, portanto o pH é dominado pelo excesso de hidróxido.