Enunciado

Gerar uma curva para a titulação de 50,00 mL de uma solução na qual a concentração de NaOH é 0,1000 mol L1 e que para a hidrazina é 0,0800 mol L1. Calcular o pH após a adição de 0,00; 10,00; 20,00; 24,00; 25,00; 26,00; 35,00; 44,00; 45,00; 46,00; 50,00 mL de HClO4 0,2000 mol L1

Passo 1

Neste exercício, devemos gerar uma curva de titulação para a titulação de 50,00 mL de solução que é 0,1000 M em NaOH, e 0,08000 \text{ M}0,08000 M em hidrazina com 0,2000 M de HClOX. O volume dos valores do titulante adicionados são 0,00 mL, 10,00 mL, 20,00 mL, 24,00 mL, 25,00 mL, 26,00 mL, 35,00 mL, 44,00 mL, 45,00 mL, 46,00 mL e 50,00 mL.

Em primeiro lugar, vamos determinar os valores de pH antes do ponto de equivalência. Neste caso, precisamos calcular com a concentração de OH− antes do ponto de equivalência, pois a solução titulada é a base. Isso significa que, em primeiro lugar, devemos determinar as concentrações de equilíbrio dos íons hidróxido.

A constante de dissociação de bases da hidrazina é um valor minuto K b 1 = 8.9 ∙ 1 0 - 7 comparado ao valor de uma base forte ( k b é considerado 11). Portanto - além do ponto de equivalência e dos outros dois pontos que o cercam - a contribuição da hidrazina para a concentração total de íons hidróxido é insignificante.

Portanto, além do 4º, 5º e 6º pontos, não vamos calcular com a formação de íons hidróxido devido à reação da água com a hidrazina. A equação química da reação de neutralização do ácido forte e da base é dada como:

H C l O 4 ​ ( a q ) + N a O H ( a q ) → ​ N a C l O 4 ​ ( a q ) + H 2 ​ O ( l )

Antes do ponto de equivalência

Vamos demonstrar o cálculo para pOH em um caso antes do ponto de equivalência, então deixemos o resto para o software de planilhas usando a mesma fórmula. Em primeiro lugar, devemos determinar o número de moles de hidróxido de sódio em solução:

n N a O H   =   c N a O H ∙ V N a O H

= 0.100 M ∙ 50.00 m L

= 5.000   m m o l

Então, devemos determinar o número de mols de ácido perclórico em solução:

n H C l O 4 = V H C l O 4 ∙ C H C l O 4

= 0.200   m L   ∙ 0.00   m l  

= 0

Passo 2

Um mol de ácido perclórico reage com um mol de hidróxido de sódio. Portanto, a diferença entre os dois valores produz o número de mols de OH− em solução.

n O H - = n N a O H - n H C l O 4

= 5.00 m m o l - 0.00 m m o l

= 5.000   m m o l

Vamos agora determinar a concentração de equilíbrio de íons hidróxido pela seguinte fórmula.

[ O H - ] = n O H - V H C l O 4 + V N a O H

= 0.100   M

A partir deste valor, podemos determinar o pOH da solução

p O H =   - l o g [ O H - ]

= - l o g ( 0.1000   )

= 1.000

E por último, o pH é dado como:

p H = 14 - p O H

= 14 - 1.000

= 13

O cálculo com os três primeiros passos é realizado desta forma. Vamos indicar os resultados até a determinação do número de mols de NaOH em solução após a titulação.

E também vamos indicar a determinação do pH também:

Após o ponto de equivalência

Vamos demonstrar o cálculo para a concentração do pH em um caso após o ponto de equivalência, então deixemos o resto para o software de planilha usando a mesma fórmula. Em primeiro lugar, devemos determinar o número de moles de hidróxido de sódio em solução:

n N a O H = c N a O H ∙ V N a O H

= 0.100   M   ∙ 50.0   m L

= 5.000   m m o l

Então, devemos determinar o número de mols de ácido perclórico em solução:

n H C l O 4 = c H C l O 4 ∙ V H C l O 4

= 0.2000   M   ∙ 35.0   m L

= 7.000   m m o l

Um mol de ácido perclórico reage com um mol de hidróxido de sódio. Portanto, a diferença entre os dois valores produz o número de mols de H+ em solução

n H + = n H C l O 4 - n N a O H

= 7.000   m m o l - 5.000   m m o l

= 2.000   m m o l

Vamos agora determinar a concentração de equilíbrio de íons hidróxido pela seguinte fórmula.

[ H + ] = n H + V H C l O 4 + V N a O H

= 0.0235   M

A partir deste valor, podemos determinar o pH da solução

p H = - l o g [ H + ]

= - l o g ( 0.0235   M )

= 1.63

O cálculo com os últimos cinco passos é feito desta forma. Vamos indicar os resultados até a determinação do número de mols de H C l O 4 em solução após a titulação.

E também vamos indicar a determinação dos valores de pH também:

Passo 3

Em torno do ponto de equivalência

Como você pode ver, os três pontos (ao redor e no) ponto de equivalência) ainda não foram indicados. Nesta parte, não assumimos mais que a contribuição da hidrazina para a concentração do íon hidróxido é desprezível.

Portanto, vamos determinar a concentração dos valores de hidróxido provenientes da hidrazina. Como o K b value for minúsculo, podemos usar a fórmula simplificada para isso:

[ O H - ]   =   K b ∙ c h i d r a z i n a

= 8.9 ∙ 1 0 - 7 ∙ 0.08   M = 2.68 ∙ 1 0 - 4 M

Após a adição de 24,00 mL de titulante, esse valor (corrigido com a mudança de volume é adicionado à concentração de íons hidróxidos derivada do hidróxido de sódio:

[ O H - ] = [ O H - ] H i d r a z i n a 50 m L 74 m L + [ O H - ] N a O H

= 2.668 × 1 0 - 4   M + 2.703 × 1 0 - 3   M

= 2.970 ∙ 1 0 - 3 M

Após a adição de 25,00 mL de titulante, esse valor representa toda a concentração de íons hidróxido:

[ O H - ] = [ O H - ] h i d r a z i n a

= 2.668 ∙ 1 0 - 4 M

Após a adição de 26,00 mL de titulante, esse valor é subtraído da concentração de prótons derivada do ácido perclórico:

[ H + ] = [ H + ] H C l O 4 - [ O H - ] h i d r a z i n a

= 2.632 × 1 0 - 3   M − 2.668 × 1 0 - 4 M

= 2.365 ∙ 1 0 - 3 M

Portanto, ao final, vamos indicar todos os dados calculados pela planilha começando pela indicação dos resultados até a determinação do número de mols de H C l O 4 em solução após a titulação:

Resposta

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Qual é o pH de um tampão formado pela mistura de 50,0m Ld eN a H 2 P O 40,200m o lL - 1 com (a) 50,0m Ld eH C l0,120m o lL - 1 ? (b) 50,0m ld eN a O H0,120m o lL - 1 ?
Qual é o pH de um tampão formado pela mistura de 100m L de ftalato ácido de potássio 0 , 150m o lL - 1 com ( a )100m Ld eN a O H0,0800m o lL - 1 ? ( b )100m Ld eH C l0,0800m o lL - 1 ?
Qual é o pH de um tampão formado pela mistura de 100m L de ftalato ácido de potássio 0 , 150m o lL - 1 com ( a )100m Ld eN a O H0,0800m o lL - 1 ? ( b )100m Ld eH C l0,0800m o lL - 1 ?
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