Físico-QuímicaTitulação- ph Tópico resolvido

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GabrielaC
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Titulação- ph

Mensagem não lida por GabrielaC »

Considere a titulação de 25,0 mL de uma solução de amônia 0,10 mol/L utilizando solução padrão de ácido clorídrico 0,10 mol/L e um indicador adequado. Calcule:

a) O pH da solução de amônia inicial (antes do início da adição do ácido).
b) O pH do sistema após a adição de 5,0 mL da solução de HCl.
c) O pH do sistema no ponto de equivalência.

Dados: Kb (amônia)= 2x [tex3]10^{-5}[/tex3] ; Kw= 1,0x [tex3]10^{-14}[/tex3]
log 1,41=0,15; log2=0,3; log5=0,7

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mateusITA
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Re: Titulação- ph

Mensagem não lida por mateusITA »

a)

Observe o quadro de equilíbrio:

[tex3]\begin{array} {|c|c|c|c|} \hline & NH_{4}OH & NH^{+}_{4} & OH^{-} \\ \hline inicio & 0,1 & 0 & 0 \\ \hline reacao & -x & +x & +x \\ \hline equilibrio & 0,1-x & x & x \\ \hline \end{array}[/tex3]

[tex3]\frac{x\cdot x}{0,1-x}=2\cdot 10^{-5}[/tex3]
[tex3]x^{2}+2\cdot 10^{-5}\cdot x-2\cdot 10^{-6}=0[/tex3]
[tex3]x=\frac{-2\cdot 10^{-5}\pm \sqrt{4\cdot 10^{-10}+8\cdot 10^{-6}}}{2}[/tex3]

Sinal negativo não convém.

Aproximando:

[tex3]x=\frac{-2\cdot 10^{-5}+\sqrt{8\cdot 10^{-6}}}{2}[/tex3]
[tex3]x=\frac{-2\cdot 10^{-5}+2\cdot 10^{-3}\sqrt{2}}{2}[/tex3]
[tex3]x\approx \sqrt{2}\cdot 10^{-3}[/tex3] mol/L
[tex3]pOH=3-0,15=2,85[/tex3] [tex3]\therefore[/tex3] [tex3]pH=11,15[/tex3]

b)

[tex3]n_{HCl}=5\cdot 10^{-4}[/tex3] mol
[tex3]M_{HCl}=\frac{5\cdot 10^{-4}}{30\cdot 10^{-3}}=\frac{5}{3}\cdot 10^{-2}[/tex3] mol/L
[tex3]n_{NH_{3}}=25\cdot 10^{-4}[/tex3] mol
[tex3]M_{NH_{3}}=\frac{25\cdot 10^{-4}}{30\cdot 10^{-3}}=\frac{25}{3}\cdot 10^{-2}[/tex3] mol/L

[tex3]NH_{3}+HCl\rightarrow NH_{4}Cl[/tex3]

[tex3]\begin{array} {|c|c|c|c|} \hline & NH_{3} & HCl & NH_{4}Cl \\
\hline inicio & \frac{25}{3}\cdot 10^{-2} & \frac{5}{3}\cdot 10^{-2} & 0 \\
\hline final & \frac{20}{3}\cdot 10^{-2} & 0 & \frac{5}{3}\cdot 10^{-2} \\
\hline \end{array}[/tex3]

Note a formação de uma solução-tampão básica: base fraca([tex3]NH_{3}[/tex3] ) + sal desta base com um ácido forte([tex3]NH_{4}Cl[/tex3] ). Aplicando a Equação de Henderson-Hasselbalch:

[tex3]K_{b}=\frac{[cation]\cdot [OH^{-}]}{[base]}[/tex3]
[tex3]pOH=pK_{b}+log\left(\frac{[cation]}{[base]}\right)[/tex3]
[tex3]pH=14+log(2\cdot 10^{-5})-log\left(\frac{\frac{5}{3}\cdot 10^{-2}}{\frac{20}{3}\cdot 10^{-2}}\right)[/tex3]
[tex3]pH=14+0,3-5+2\cdot log\left(2\right)[/tex3]
[tex3]pH=9,9[/tex3]

c)

Devido a proporção da reação de neutralização ser de 1 mol de base para 1 mol de ácido, o volume de HCl gasto para titular completamente o [tex3]NH_{3}[/tex3] será 25 ml. Após a titulação, não restará base nem ácido, apenas o sal([tex3]NH_{4}Cl[/tex3] ).

[tex3]M_{NH_{4}Cl}=\frac{25\cdot 10^{-4}}{50\cdot 10^{-3}}=5\cdot 10^{-2}[/tex3] mol/L

Este sal sofrerá hidrólise ácida por ser proveniente de um ácido forte e uma base fraca:

[tex3]NH^{+}_{4}+H_{2}O\Leftrightarrow NH_{4}OH+H^{+}[/tex3] , [tex3]K_{h}=\frac{K_{w}}{K_{b}}=5\cdot 10^{-10}[/tex3]

Quadro de equilíbrio:

[tex3]\begin{array} {|c|c|c|c|} \hline & NH^{+}_{4} & NH_{4}OH & H^{+} \\
\hline inicio & 5\cdot 10^{-2} & 0 & 0 \\
\hline reacao & -x & +x & +x \\
\hline equilibrio & 5\cdot 10^{-2}-x & x & x \\
\hline \end{array}[/tex3]

[tex3]\frac{x\cdot x}{5\cdot 10^{-2}-x}=5\cdot 10^{-10}[/tex3]
[tex3]x^{2}+5\cdot 10^{-10}\cdot x-25\cdot 10^{-12}=0[/tex3]

Fazendo aproximações:

[tex3]x=5\cdot 10^{-6}[/tex3]
[tex3]pH=6-0,7=5,3[/tex3]

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Re: Titulação- ph

Mensagem não lida por GabrielaC »

Só não entendi de onde veio esse volume de 50x [tex3]10^{-3}[/tex3] nessa parte da letra C: [tex3]M_{NH_{4}Cl}=\frac{25\cdot 10^{-4}}{50\cdot 10^{-3}}=5\cdot 10^{-2}[/tex3] e quanto de HCl eu teria que usar pra fazer a titulação?
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mateusITA
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Re: Titulação- ph

Mensagem não lida por mateusITA »

Na solução inicial, há [tex3]25\cdot 10^{-3}\cdot 0,1=25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de amônia.

Reação de neutralização da amônia com o ácido clorídrico:

[tex3]NH_{3}+HCl\rightarrow NH_{4}Cl[/tex3]

Perceba que para cada mol de amônia precisamos de 1 mol de ácido. Logo, para titular [tex3]25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de amônia, necessitamos de [tex3]25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de ácido.

A molaridade da solução de ácido clorídrico é 0,1 mol/L. Para achar o volume de solução que contenha [tex3]25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de ácido, basta fazermos uma regra de três:

0,1 mol de HCl [tex3]\rightarrow[/tex3] 1 litro de solução
[tex3]25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de HCl [tex3]\rightarrow[/tex3] [tex3]V_{HCl}[/tex3]

[tex3]V_{HCl}=25\cdot 10^{-3}[/tex3] L = 25 ml

Então, para fazer a titulação de 25 ml da solução de amônia 0,1 mol/L, precisamos de 25 ml da solução de ácido clorídrico. Logo, o volume final da solução será de 50 ml.

Pela estequiometria da reação, se [tex3]25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de amônia reagem, [tex3]25\cdot 10^{-4}[/tex3] mols de cloreto de amônio serão formados. Então, a molaridade do cloreto de amônio na solução final será:

[tex3]M_{NH_{4}Cl}=\frac{25\cdot 10^{-4}mols}{50ml}=5\cdot 10^{-2}[/tex3] mol/L

Espero ter ajudado :D
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Re: Titulação- ph

Mensagem não lida por GabrielaC »

Super ajudou, muito bem explicado. Obrigada!! :D




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