6- Titula-se
de
com
. a) Qual o volume no ponto de equivalência? b) Qual o pH do ácido puro? c) Qual o pH do NaOH puro? d) Qual o pH no ponto de equivalência? Quanto de base deve ser adicionado para que o pH seja 12 ?
Passo 1
O enunciado pede várias coisas sobre a titulação de
de
com
. Especificamente:
- (a) Qual o volume de
no ponto de equivalência? - (b) Qual o pH do ácido puro (a solução inicial de
)? - (c) Qual o pH da base pura (a solução de
)? - (d) Qual o pH no ponto de equivalência?
- Quanto de base deve ser adicionado para que o pH da solução seja
?
Informações fornecidas (dados):
- Volume inicial de ácido:
. - Concentração do ácido:
(isto é, ). - Concentração da base titulante:
(isto é, ).
Passo 2
Primeiro vamos calcular a quantidade (moles) de
presente inicialmente. Conceito usado: molaridade é moles por litro; assim
Aplicando aos dados:
Então temos
de
que precisam ser neutralizados por
de
.
Passo 3
(a) Volume no ponto de equivalência.
No ponto de equivalência a quantidade de
adicionada (em mol) é igual à quantidade de
inicial. Se
é o volume de
em litros:
Resolvendo para
:
Arredondando com os algarismos significativos dados, podemos registrar
.
Passo 4
(b) pH do ácido puro (solução inicial de
).
HCl é um ácido forte: dissocia-se totalmente em água, então a concentração de
é igual à concentração do ácido. Assim
Definição de pH:
Como
, temos
Passo 5
(c) pH da solução de
pura (
).
NaOH é base forte:
. Primeiro calculamos o
:
Para avaliar
note que
, então
portanto
Relação entre pH e pOH (à
):
Logo
Passo 6
(d) pH no ponto de equivalência.
Em titulação ácido forte vs base forte, no ponto de equivalência todo o ácido foi neutralizado e sobra apenas o sal neutro (
) em água. Esse sal não hydrolysa para produzir
ou
em volume significativo (assumindo solução ideal e
), então a solução é neutra e
(Observação didática: se fosse um ácido fraco ou base fraca a coisa mudaria; aqui é ácido forte + base forte.)
Passo 7
Quanto de base deve ser adicionado para que o pH seja
?
Estratégia: pH
implica
, então
Isto é a concentração de
em excesso na solução final após neutralizar todo o
.
Chamemos
o volume total de
adicionado (em litros). Moles de
adicionados:
Moles de
que permanecem em excesso após neutralizar
de
:
O volume total da solução após adição é
. A concentração de
em excesso é
Resolvendo a equação:
Expandindo o lado direito:
Isolando
:
Portanto o volume total de
a ser adicionado desde o início é
. Como o ponto de equivalência ocorre em
, a quantidade de base a adicionar além do ponto de equivalência (o excesso de base) é
Resposta
a)
b)
c)
d)
Para : volume total de
(isto é,
além do ponto de equivalência).
b)
c)
d)
Para