Enunciado

Calcule o volume de uma solução 0,150 M de HCl (aq) necessário para neutralizar (a) metade e (b) todos os íons hidróxido de 25,0 mL de uma solução 0,110 M de NaOH (aq). (c) Qual é a molaridade dos íons Na+ no ponto estequiométrico? (d) Calcule o pH da solução após a adição de 20,0 mL de uma solução 0,150 M de HCl (aq) a 25,0 mL de uma solução 0,110 M de NaOH (aq).

Passo 1

(b)Sim. Primeiro a (b), depois a (a). Precisamos entender o ponto estequiométrico de uma titulação ácido-base: é o ponto em que o número de mols de ácido é estequiometricamente suficiente pra neutralizar toda base. Esse número de mols pode ser igual ( n 1 = n 2 ), o dobro, o triplo, ou uma correlação mais complexa, dependendo do ácido e da base usados.

Como aqui é HCl e NaOH, a relação do ponto estequiométrico vai ser de 1 pra 1 (1:1), pois a reação entre essas espécies tem essa estequiometria. Bem simples:

H C l + N a O H ⟶ N a C l + H 2 O

Assim, o ponto estequiométrico é atingido quando n 1 = n 2 , onde 1 é o índice pro ácido, e 2 é o índice pra base.

Só que n , número de mols, pode ser reescrito assim: n = C ∙ V (concentração × volume). A gente usa sempre essa expressão, sempre mesmo!

Enfim, no ponto estequiométrico teremos n 1 = n 2 , ou, ainda melhor, C 1 ∙ V 1 = C 2 ∙ V 2

Jogando os valores que temos na equação:

0,150 ∙ V 1 = 0,110 ∙ 25,0

∴ V 1 = 18,3   m L

Passo 2

(a)E se eu quiser neutralizar só a metade? Só dividir por 2 a quantidade em mols de base (NaOH):

0,150 ∙ V 1 = 0,110 ∙ 25,0 2

∴ V 1 = 9,17   m L

(c)Pra cada 1 íon hidróxido existe 1 íon sódio N a O H ⟶ N a + + O H - , então a quantidade em mols de hidróxido, n 2 = C 2 ∙ V 2 , é igual à quantidade de íons sódio.

A molaridade de uma espécie é o número de mols da espécie sobre o volume de solução. Lembra que, no ponto de equivalência, o volume adicionado de HCl (pra atingir esse ponto) foi de 18,3 mL. Se queremos a molaridade de N a + no ponto estequiométrico, escrevemos:

N a + = ( C 2 ∙ V 2 ) / ( V 1 +   V 2 )    

∴ N a + = 0,110 ∙ 25,0 18,3 +   25,0 = 0 , 0 635   m o l / L

Passo 3

(d)Se adicionando 18,3 mL nós neutralizamos todo NaOH, é de se esperar que 20,0 mL de HCl comece a gerar excesso de H + em solução, e ela comece a ficar ácida! Pra calcular seu pH, primeiro determinamos a concentração de H + assim:

H + = ( C 1 ∙ V 1 - C 2 ∙ V 2 ) / ( V 1 +   V 2 )

Em palavras, essa expressão quer dizer: H + vai ser igual ao número de mols de H + menos o número de mols de O H - sobre o volume total da solução.

Teremos:

H + = 0,150 ∙ 20,0   - 0,110 ∙ 25,0 20,0 +   25,0 = 5,56 × 10 - 3   m o l / L

Tirando o - l o g de H + , teremos o pH:

∴ p H = - log ⁡ 5,56 × 10 - 3 = 2,25

Resposta

(a) ∴ V 1 = 9,17   m L

(b) ∴ V 1 = 18,3   m L

(c) ∴ N a + = 0 , 0 635   m o l / L

(d) ∴ p H = 2,25

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Definir. (a) milimol. (b) titulação. (c) razão estequiométrica. (d) erro de titulação.
Escrever duas equações que – junto com o fator estequiométrico – constituam a base para os cálculos da titulometria volumétrica.
Qual é a diferença entre as cromatografias gás-líquido e líquido-líquido?
O que é um agente mascarante e como ele funciona?
Qual é a diferença entre as cromatografias líquido-líquido e líquido-sólido?