Question

Calcule o pH em cada etapa da titulação em que há adição de uma solução 0,150
mol/L de HCl(aq) a 25,0 mL de uma solução 0,110 mol/L de NaOH(aq) (a) inicialmente, (b)
após a adição de 5,0 mL de ácido, (c) após a adição de mais 5,0 mL de ácido, (d) no
ponto estequiométrico, (e) após a adição de 5,0 mL de ácido além do ponto
estequiométrico.

Answer 1

a) Inicialmente não temos a adição de HCl. Então teremos apenas o NaOH
NaOH --> Na+  + OH-
Cada mol de NaOH se gera um mol de Na+ e um mol de OH-
Então a concentração de OH- será igual a concentração de NaOH
[OH-] = 0,11mol/L
Calculamos o pOH:
pOH= -log[OH-} = -log(0,11) = 0,96
Como pH+pOH=14   --->  pH=14-pOH
pH=14-0,9586 = 13,04


b) Quando ocorre a adição de HCl irá ter uma reação ácido base
A reação que ocorre é:
NaOH + HCl --> NaCl + H2O
Pela reação, 1 mol de NaOH reage com 1 de HCl

Então os mols de HCl que são acrescentados a solução reagem com o NaOH descontando a mesma quantidade dele, até que todo o NaOH seja consumido (ponto estequiométrico).
Calculamos o número de mols de NaOH
n=C.V
C(NaOH)=0,11mol/L     V(NaOH)=25mL =0,025L
n(NaOH)=0,11.0,025=0,00275mol

Calculamos agora quanto de HCl que foi adicionado:
C(HCl)=0,15mol/L        V(HCl)=5mL= 0,005L
n(HCl)=0,15.0,005=0,00075mol

Então calculamos o quanto sobrou de NaOH (quantidade inicial - o que reagiu, sendo que o que reagi é igual em valor a quantidade de HCl)
n(NaOH) = 0,00275-0,00075 = 0,002mol

Agora calculamos a nova concentração (o volume aumentou):
n(NaOH)=0,002mol    V=25mL+5mL =30mL=0,03L
C(NaOH)=0,002/0,03= 0,06667mol/L
E como já sabemos isto será igual a concentração de OH, calculamos o pH então:
pOH=-log[0,06667] = 1,176
pH=14-1,176=12,824


c) Foi adicionado mais 5mL de HCl. Já sabemos que 5mL de possuem 0,00075mol de HCl, que será descontado da quantidade de NaOH atual.
n(NaOH)=0,002-0,00075=0,00125mol
Calculamos agora a nova concentração:
n(NaOH)=0,00125mol     V=30mL+5mL = 35mL=0,035L
C(NaOH)=0,0125/0,035=0,03571
Calculamos o pH
pOH=-log(0,03571)=1,447
pH=12-1,447=10,553


d) No ponto estequiométrico, todo o NaOH será neutralizado pelo HCl, assim, o solução será neutra, tendo pH=7

Calculamos quanto de solução de HCl deve ser adicionada (esta informação será necessária na próxima questão).
Tanto faz partir do dados iniciais ou dos dados da ultima questão, o resultado será o mesmo. Vamos partir dos dados iniciais.

Iniciamento tínhamos de NaOH
n(NaOH)=C.V=0,11.0,025=0,00275mol

Como a reação é 1:1 (1mol de NaOh reage com 1 de HCl), precisamos exatamente desta quantia de HCl. Calculamos o volume de HCl para isto:
n(HCL)=n(NaOH)=0,00275mol
C=n/V  ---> V=n/C
V(HCl)=0,00275/0,15=0,01833L= 18,33mL
Assim, o volume de solução no ponto estequiométrico será:
V=25+18,33= 43,33mL

e) Como o solução esta neutra no ponto estequiométrico, todo o NaOH reagiu, então não haverá mais reação e a solução ficará ácida com a adicção de HCl.
Já sabemos que 5mL de ácido possuem 0,00075mol
Calculamos agora a Concentração de HCl
n(HCl)=0,00075mol   V=43,33mL + 5mL = 48,33mL = 0,04833L
Assim:
C(HCl)=0,00075/0,04833 = 0,01552mol/L
Como o ácido se ioniza da seguinte forma:
HCl --> H+ + Cl-
A concentração de H+ será igual ao do ácido dissolvido. Calculamos o pH:
pH=-log[H+] = -log(0,01552) = 1,81

Espero ter ajudado =)