Um tampão é preparado com adição de 0,300 mol de CH 3 COOH e 0,300 mol de CH2COONa em água suficiente para fazer 1,00 L.
a) Calcule o pH do tampão.
b) Calcule o pH do tampão quando são adicionados 10,0 mL de NaOH com concentração de 4,0 M;
c) Calcule o pH do tampão quando são adicionados 50,0 mL de NaOH com concentração de 4,0M.
d) Calcule o pH do tampão quando são adicionados 75,0 mL de NaOH com concentração de 4,0M.
d) Calcule o pH do tampão quando são adicionados 100,0 mL de NaOH com concentração de 4,0M.

Passo 1

O enunciado trata de um tampão formado por 0,300 mol de ácido acético ( CH3COOH) e 0,300 mol de acetato de sódio ( CH3COONa) em volume total de 1,00 L. Precisamos usar a equação de Henderson–Hasselbalch para calcular o pH inicial e após adições de base forte. Para além do ponto de equivalência (quando o tampão se esgota), calcularemos o pH por hidrólise do ânion e, depois do excesso de O H^-, pelo excesso de base.

Passo 2

Para o tampão inicial aplica-se Henderson–Hasselbalch:
pH = pKa + log[A^-][HA]
Adotando Ka(CH3COOH)=1,8times10^-5, temos pKaapprox4,74, e
[A^-]=[HA]=0,3001,00=0,300;M,
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pH = 4,74 + log0,3000,300 = 4,74 + 0 = 4,74

Passo 3

Adicionando 10,0 mL de NaOH 4,0 M temos
nOH^-=0,0100times4,0=0,0400;mol
Reação: HA + OH^- to A^- + H2O.
nHA=0,300-0,040=0,260, nA^-=0,300+0,040=0,340
Como o volume agora é 1,010 L, as concentrações mudam, mas a razão de Henderson usa moles diretamente. Então
pH = 4,74 + log0,3400,260 =4,74 + log(1,308) approx4,74 + 0,12 = 4,86

Passo 4

Adicionando 50,0 mL de NaOH 4,0 M temos
nOH^-=0,0500times4,0=0,200;mol,
nHA=0,300-0,200=0,100, nA^-=0,300+0,200=0,500
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pH = 4,74 + log0,5000,100 =4,74 + log(5) approx4,74 + 0,70 = 5,44

Passo 5

Adicionando 75,0 mL de NaOH 4,0 M chega-se ao ponto de equivalência:
nOH^-=0,0750times4,0=0,300;mol,
nHA=0,300-0,300=0, nA^-=0,300+0,300=0,600
Temos só solução de sal A^- em volume 1,075 L, concentração
c=0,6001,075=0,558;M
A hidrólise do acetato:
A^- + H2O <=ftharpoons HA + OH^-,
com Kb = KwKa = 10^-141,8times10^-5=5,56times10^-10. Aproximando xll c:
[OH^-] = x approx raizKb,c = raiz5,56times10^-10times0,558 approx1,76times10^-5;M
Então
pOH = -log(1,76times10^-5)approx4,75, pH=14-4,75=9,25

Passo 6

Adicionando 100,0 mL de NaOH 4,0 M há excesso de base:
nOH^-=0,1000times4,0=0,400;mol,
nOH^-,,excesso=0,400-0,300=0,100;mol
Volume total 1,100 L, então
[OH^-]=0,1001,100=0,0909;M,
pOH=-log(0,0909)=1,04, pH=14-1,04=12,96

Resposta

a) pH=4,74
b) pHapprox4,86
c) pHapprox5,44
d) pHapprox9,25
e) pHapprox12,96

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