(Ita 2018) Em um experimento, titularam-se 25 mL de uma solução aquosa de carbonato de sódio com ácido clorídrico, ambos com concentração igual a
. Registrou-se a variação do pH da solução até a adição de um volume de 65 mL de ácido.
a) Esboce a curva de titulação (pH versus volume).
b) Explique o comportamento da curva de titulação usando equações químicas.
c) Escreva a equação global balanceada.
a) Esboce a curva de titulação (pH versus volume).
b) Explique o comportamento da curva de titulação usando equações químicas.
c) Escreva a equação global balanceada.
Passo 1
O enunciado trata da titulação de
de uma solução de carbonato de sódio
com ácido clorídrico
até um volume final de
de ácido.
Esse é o caso clássico de titulação de uma base diprótica com ácido forte. Para resolver precisamos:
Esse é o caso clássico de titulação de uma base diprótica
- Calcular os pontos de equivalência (volume de HCl para neutralizar cada próton).
- Identificar as regiões de tampão e seus respectivos pH (usando as reações ácido-base e os valores de
e do par e ). - Esboçar qualitativamente a curva
. - Escrever as equações das etapas de neutralização e a equação global.
Passo 2
Calculemos o número de mols de
e os volumes nos quais ocorrem as duas neutralizações completas:
Cada mol de
precisa de 2 mol de HCl para formar
. Mas as equivalências parciais ocorrem em duas etapas:
– 1ª equivalência (formação de ): 1 mol
mol HCl
mol
.
Volume 1ª eq.
– 1ª equivalência (formação de
Volume 1ª eq.
– 2ª equivalência (formação de
): mais 1 mol HCl por mol de
.
Total de 2 mol HCl por mol de ⇒
Total de 2 mol HCl por mol de
Passo 3
Dividimos a curva em 5 regiões:
- 0 – 25 mL (antes da 1ª eq): mistura tampão
.
– No ponto médio, ⇒
– No início
, temos só
; pH alto
.
2. 1ª equivalência : só
(espécie anfótera).
2. 1ª equivalência
- 25 – 50 mL (entre eq’s): tampão
.
– No ponto médio, ⇒
- 2ª equivalência
: só , pH ácido (cálculo aproximado dá ). -
50 mL (excesso de HCl): pH tende ao do ácido forte; em
sobra ácido, pH cai para .
Passo 4
Esboço qualitativo da curva
vs.\
:
pH
12 ┤ •
│ .
│ .
10 ┤ • . (tampão CO32-/HCO3-)
│ .
│ . \(\bullet 8\) ┤ . (1ª eq: 25 mL → pH\(\approx 8,34\))
│ . .
│. • (tampão HCO3-/H2CO3)
6 ┤ .
│ .
│ • (2ª eq: 50 mL → pH\(\approx 4,0\))
4 ┤ .
│ .
│ .
2 ┤ • (excesso HCl em 65 mL → pH\(\approx 1,8\))
0 ┼─────────────────────────────────
\[012,52537,55065\]
V (mL de HCl)
Passo 5
Reações químicas envolvidas:
Passo 6
Equação global balanceada (considerando evolução de
):
Resposta
a) Esboço da curva apresentado no Passo 4.
b) Comportamento explicado pelas reações de neutralização sucessiva e pelas regiões tampão antes de cada equivalência (usando
e
).
c) Equação global:
b) Comportamento explicado pelas reações de neutralização sucessiva
c) Equação global: