Suponha que esteja realizando uma titulação na qual KOH 0,200 mol L^-1 é o titulante e no Erlenmeyer encontra-se 20,0 mL de HCl 0,150 mol L^-1. Calcular o pH da solução: após a adição de 0, 0 ; 2,5 ; 5,0 ; 10,0 ; 12,5 ; 13,5 ; 14,5 ; 16,0 ; 17,0 ; e 20,0 mL de base. Calcular o volume de equivalência e elaborar uma curva de titulação a partir desses dados.

Passo 1

O enunciado trata da titulação de 20,0 mL de HCl 0,150;mol,L^-1 com KOH 0,200;mol,L^-1. Queremos o pH após adicionar volumes V de base iguais a 0; 2,5; 5,0; 10,0; 12,5; 13,5; 14,5; 16,0; 17,0; e 20,0 mL. O conteúdo envolvido é titulação de ácido forte por base forte, usando estequiometria para determinar concentrações de íons H^+ ou OH^-.

Passo 2

Primeiro, calculamos as quantidades de matéria iniciais:
– n HCl = 0,0200;Ltimes0,150;mol,L^-1 = 0,00300;mol.
– Para cada volume V de KOH adicionado,
nOH^- = V;(L)times0,200;mol,L^-1
O ponto de equivalência ocorre quando nOH^-=nHCl, ou seja,
Veq = 0,00300;mol0,200;mol,L^-1 = 0,0150;L = 15,0;mL

Passo 3

Para V < 15,0;mL há excesso de HCl. O excesso de prótons é
nexcesso = nHCl - nOH^-,
e a concentração [H^+] no volume total Vtot=0,020 + V (em L) é
[H^+] = nexcessoVtot
Assim
pH = -log[H^+]

Passo 4

Em V=15,0;mL chega-se ao ponto de equivalência de ácido forte por base forte, onde [H^+]=[OH^-] provenientes apenas da autoprotólise da água. Portanto
pH = 7,00

Passo 5

Para V > 15,0;mL há excesso de OH^-. Nesse caso
nexcesso = nOH^- - nHCl,
[OH^-] = nexcessoVtot, pOH = -log[OH^-], pH = 14,00 - pOH

Passo 6

Aplicando as fórmulas acima, obtemos (com volumes em mL e pH arredondado duas casas):
c|c|c V (mL) & Vtot (L) & pHhline 0 & 0,0200 & 0,824 2,5 & 0,0225 & 0,954 5,0 & 0,0250 & 1,097 10,0& 0,0300 & 1,477 12,5& 0,0325 & 1,813 13,5& 0,0335 & 2,048 14,5& 0,0345 & 2,537 15,0& 0,0350 & 7,000 16,0& 0,0360 & 11,745 17,0& 0,0370 & 12,034 20,0& 0,0400 & 12,398

Passo 7

A curva de titulação é obtida ao plotar pH versus V. Ela tem formato em “S” com subida suave até perto de 15 mL, brusca mudança de pH em torno de 15 mL, e então assintótica acima de pH 12 para muito excesso de base.

Resposta

Volume de equivalência: 15,0 mL
Tabela pH vs volume de KOH adicionado:
0 mL to pH 0,8242,5 mL to pH 0,9545,0 mL to pH 1,09710,0 mL to pH 1,47712,5 mL to pH 1,81313,5 mL to pH 2,04814,5 mL to pH 2,53715,0 mL to pH 7,00016,0 mL to pH 11,74517,0 mL to pH 12,03420,0 mL to pH 12,398

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